RU2464758C1

RU2464758C1 - Regenerative hydraulic drive of forestry unit

Info

Publication number: RU2464758C1
Application number: RU2011107745/13A
Authority: RU
Inventors: Евгений Александрович Тарасов (RU); Евгений Александрович Тарасов; Евгений Вячеславович Снятков (RU); Евгений Вячеславович Снятков
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2012-10-27
Also published as: RU2011107745A

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: invention relates to forest engineering. The hydraulic drive comprises a hydraulic cylinder of safety mechanism of working bodies of a tillage tool, drainage and discharge hydraulic manifolds, hydraulic shock absorbers of suspension system and a hydraulic accumulator, hydraulic distribution valve, a pump and a hydraulic tank. The hydraulic drive comprises a differential hydraulic cylinder of the suspension mechanism of the tractor. Differential hydraulic cylinder of the suspension mechanism of the tractor is connected via one check valve to the discharge hydraulic manifold communicated with a hydraulic accumulator, and via the other check valve - to the drainage hydraulic manifold, via the four-position distributor - to the discharge hydraulic manifold communicated with the hydraulic accumulator, and through the filter and the check valve - to the hydraulic tank.

EFFECT: constructive implementation enables to improve the operational reliability of the forestry unit at reducing fuel consumption.

1 dwg

Description

Изобретение относится к лесному машиностроению, в частности к гидроприводам лесохозяйственных агрегатов.The invention relates to forestry engineering, in particular to hydraulic drives of forestry units.

Известно энергоэкономичное гидравлическое устройство, содержащее гидроцилиндр, сливную и напорную гидромагистрали, гидравлический аккумулятор, гидрораспределитель, насос и гидробак (патент Германии DE №295212, F15B 1/02, 24.10.91).Known energy-efficient hydraulic device containing a hydraulic cylinder, drain and pressure hydraulic lines, hydraulic accumulator, valve, pump and hydraulic tank (German patent DE No. 295212, F15B 1/02, 10.24.91).

Данная схема не обеспечивает надежной работы устройства при снижении или отсутствии давления в гидроаккумуляторе.This scheme does not ensure reliable operation of the device with a decrease or absence of pressure in the accumulator.

Известно устройство для восстановления энергии, содержащее гидроцилиндр, сливную и напорную гидромагистрали, гидравлический аккумулятор, гидрораспределитель, насос и гидробак (международная заявка РСТ №9613669, F15B 11/064, 09.05.96).A device for energy recovery, containing a hydraulic cylinder, drain and pressure hydraulic lines, hydraulic accumulator, valve, pump and hydraulic tank (international application PCT No. 9613669, F15B 11/064, 05/09/96).

Недостатком данного устройства является его достаточно сложная конструкция.The disadvantage of this device is its rather complicated design.

Из прототипа (патент №2338352, A01B 63/10, 20.11.2008 Бюл. №32) известен рекуперативный гидропривод лесохозяйственного агрегата, содержащий гидроцилиндры, сливную и напорную гидромагистрали, гидравлический аккумулятор, гидрораспределитель, насос и гидробак.From the prototype (patent No. 2338352, A01B 63/10, 20.11.2008 Bull. No. 32), a recuperative hydraulic drive of a forestry unit is known, comprising hydraulic cylinders, a drain and a pressure hydraulic line, a hydraulic accumulator, a hydraulic distributor, a pump and a hydraulic tank.

Однако в указанном рекуперативном гидроприводе лесохозяйственного агрегата рекуперативная система навесного механизма трактора обладает достаточно сложной конструкцией, повышенной металлоемкостью и инертностью, что приводит к снижению эффективности гидропривода в целом.However, in the indicated recuperative hydraulic drive of the forestry unit, the regenerative system of the tractor hinged mechanism has a rather complicated structure, increased metal consumption and inertness, which leads to a decrease in the efficiency of the hydraulic drive as a whole.

Изобретение решает задачу снижения расхода топлива и повышения надежности лесохозяйственного агрегата.The invention solves the problem of reducing fuel consumption and improving the reliability of the forestry unit.

Для решения этой задачи рекуперативный гидропривод лесохозяйственного агрегата, включающий гидроцилиндр предохранительного механизма рабочих органов почвообрабатывающего орудия, сливную и напорную гидромагистрали, гидравлические амортизаторы ходовой части и гидравлический аккумулятор, гидрораспределитель, насос и гидробак, согласно изобретению дополнительно содержит дифференциальный гидроцилиндр навесного механизма трактора, связанный через один обратный клапан с напорной гидромагистралью, сообщенной с гидравлическим аккумулятором, а через другой обратный клапан - со сливной гидромагистралью, через четырехпозиционный распределитель - с напорной гидромагистралью, сообщенной с гидравлическим аккумулятором, и через фильтр и обратный клапан - с гидробаком.To solve this problem, the regenerative hydraulic drive of the forestry unit, including the hydraulic cylinder of the safety mechanism of the working bodies of the tillage implement, the drain and pressure hydraulic lines, the hydraulic shock absorbers of the undercarriage and the hydraulic accumulator, the control valve, the pump and the hydraulic tank, according to the invention further comprises a differential hydraulic cylinder of the tractor mounted mechanism connected via one non-return valve with pressure hydraulic line in communication with hydraulic accumulator Yator and through another check valve - with drain gidromagistralyu, through four-way valve - the pressure gidromagistralyu communicating with a hydraulic accumulator, and through a filter and check valve - with a hydraulic tank.

На чертеже изображена схема рекуперативного гидропривода лесохозяйственного агрегата.The drawing shows a diagram of a regenerative hydraulic drive of a forestry unit.

Рекуперативный гидропривод лесохозяйственного агрегата состоит из рекуперативных систем 1, 2, 3; секции гидрораспределителя 4 и насосно-аккумуляторного узла 5. Рекуперативная система 1 предохранительного механизма рабочих органов почвообрабатывающего орудия включает гидроцилиндр 6, регулируемый дроссель 7, обратные клапаны 8 и 9. Рекуперативная система 2 ходовой части трактора включает гидравлический амортизатор 10, дроссель 11 и обратные клапаны 12, 13, 14, 15. Рекуперативная система 3 навесного механизма трактора состоит из дифференциального гидроцилиндра 16 и обратных клапанов 17, 18. Насосно-аккумуляторный узел 5 включает насос 19, гидробак 20, фильтр 21, обратный клапан 22, гидравлический аккумулятор 23, манометр 24 и разгрузочный автоматический клапан 25, который, в свою очередь, включает обратный клапан 26, четырехпозиционный распределитель 27 и предохранительный клапан 28. Все системы гидропривода соединены между собой напорной 29 и сливной 30 гидромагистралями.The regenerative hydraulic drive of the forestry unit consists of regenerative systems 1, 2, 3; sections of the control valve 4 and the pump and accumulator unit 5. The recuperative system 1 of the safety mechanism of the working bodies of the tillage implement includes a hydraulic cylinder 6, an adjustable throttle 7, check valves 8 and 9. A regenerative system 2 of the tractor’s chassis includes a hydraulic shock absorber 10, a throttle 11 and check valves 12 , 13, 14, 15. The regenerative system 3 of the tractor attachment mechanism consists of a differential hydraulic cylinder 16 and check valves 17, 18. The pump-accumulator unit 5 includes a pump 19, a hydraulic tank 2 0, filter 21, non-return valve 22, hydraulic accumulator 23, pressure gauge 24 and automatic discharge valve 25, which, in turn, includes a non-return valve 26, a four-position valve 27 and a safety valve 28. All hydraulic drive systems are connected by a pressure head 29 and a drain 30 hydraulic lines.

Работа рекуперативного гидропривода лесохозяйственного агрегата основана на насосном эффекте и заключается в следующем. При движении лесохозяйственного агрегата на лесных объектах трактор под действием своей массы и неровностей опорной поверхности испытывает вертикальные перемещения, вследствие чего поршни гидравлических амортизаторов 10 совершают возвратно-поступательные движения. При этом движение поршня влево сопровождается вытеснением части рабочей жидкости из заштоковой полости амортизатора через дроссель 11 и обратный клапан 15 в напорную гидромагистраль 29, подзаряжая, таким образом, гидравлический аккумулятор 23. В это же время за счет разряжения штоковая полость амортизатора 10 заполняется рабочей жидкостью из гидробака 20 через сливную гидромагистраль 30 и обратный клапан 12. Аналогично, при движении поршня гидравлического амортизатора 10 вправо рабочая жидкость из штоковой полости вытесняется в гидравлический аккумулятор 23 через обратный клапан 13 и напорную гидромагистраль 29, а заштоковая полость за счет разряжения заполняется рабочей жидкостью из гидробака 20 через сливную гидромагистраль 30 и обратный клапан 14.The work of the regenerative hydraulic drive of the forestry unit is based on the pumping effect and is as follows. When the forestry unit moves on forest objects, the tractor undergoes vertical movements under the influence of its mass and roughnesses of the supporting surface, as a result of which the pistons of the hydraulic shock absorbers 10 make reciprocating movements. In this case, the movement of the piston to the left is accompanied by the displacement of part of the working fluid from the shock cavity of the shock absorber through the throttle 11 and the check valve 15 into the pressure hydraulic line 29, thus recharging the hydraulic accumulator 23. At the same time, due to the discharge, the rod cavity of the shock absorber 10 is filled with working fluid from the hydraulic tank 20 through the drain hydraulic pipe 30 and the non-return valve 12. Similarly, when the piston of the hydraulic shock absorber 10 moves to the right, the working fluid from the rod cavity is hydraulically displaced accumulator 23 through check valve 13 and the pressure gidromagistral 29 and zashtokovaya cavity due to vacuum is filled with hydraulic fluid from the hydraulic tank 20 through the drain gidromagistral 30 and check valve 14.

В случае встречи почвообрабатывающего орудия с препятствием срабатывает предохранительный механизм и стойка с рабочими органами отклоняется вверх относительно рамы орудия. При этом поршень гидроцилиндра 6 предохранительного механизма вытесняет рабочую жидкость из заштоковой полости через обратный клапан 8 и частично через регулируемый дроссель 7 в напорную гидромагистраль 29 и гидравлический аккумулятор 23. После преодоления препятствия рабочие органы возвращаются в исходное положение давлением рабочей жидкости в напорной гидромагистрали, поступающей в гидроцилиндр 6 через регулируемый дроссель 7. При резком возвращении рабочих органов в исходное положение под действием собственной массы в заштоковой полости гидроцилиндра 6 в начальный момент возможно образование разряжения рабочей жидкости. Для его устранения служит обратный клапан 9.In the event that the tillage implement encounters an obstacle, the safety mechanism is activated and the stand with working bodies deviates upward relative to the implement frame. In this case, the piston of the hydraulic cylinder 6 of the safety mechanism displaces the working fluid from the bolt cavity through the check valve 8 and partially through the adjustable throttle 7 to the pressure hydraulic line 29 and the hydraulic accumulator 23. After overcoming the obstacle, the working bodies return to their original position by the pressure of the working liquid in the pressure hydraulic line entering hydraulic cylinder 6 through an adjustable throttle 7. With a sharp return of the working bodies to their original position under the action of their own mass in the stock of the cylinder 6 at the initial moment, the formation of a discharge of the working fluid is possible. To eliminate it, check valve 9 is used.

При движении лесохозяйственного агрегата навесное почвообрабатывающее орудие в транспортном положении создает значительные по величине знакопеременные моменты относительно шарниров крепления к раме трактора звеньев навесного механизма, вызывая колебания орудия в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Снижение нагрузок на элементы конструкции навесного механизма трактора и аккумулирование энергии в этом случае осуществляются с помощью дифференциального гидроцилиндра 16 и обратных клапанов 17 и 18. При этом колебания орудия посредством звеньев навесного механизма трактора передаются на поршневую группу его дифференциального гидроцилиндра 16, причем поршневая группа, несмотря на запертые золотниковым устройством гидрораспределителя 4 полости дифференциального гидроцилиндра 16, также совершает незначительные колебания. Величина этих колебаний обеспечивается за счет сжимаемости рабочей жидкости в полостях и гибких рукавах дифференциального гидроцилиндра 16 навесного механизма трактора. При движении поршневой группы дифференциального гидроцилиндра 16 вниз рабочая жидкость из заштоковой полости со стороны меньшего диаметра поршневой группы вытесняет сжатую рабочую жидкость через обратный клапан 17 и напорную гидромагистраль 29 в гидравлический аккумулятор 23. При движении поршневой группы дифференциального гидроцилиндра 16 вверх образующееся при этом разряжение в заштоковой полости со стороны меньшего диаметра поршневой группы устраняется с помощью обратного клапана 18.When the forestry unit is moving, the mounted tillage implement in the transport position creates significant alternating moments relative to the hinges of the attachment of the links of the mounted mechanism to the tractor frame, causing the implement to oscillate in the vertical and horizontal planes. In this case, the loads on the structural elements of the tractor’s outboard mechanism are reduced and the energy is accumulated using the differential hydraulic cylinder 16 and check valves 17 and 18. In this case, the oscillations of the implement are transmitted to the piston group of its differential hydraulic cylinder 16, the piston group, despite on the cavity of the differential hydraulic cylinder 16 locked by the spool valve 4, also makes slight fluctuations. The magnitude of these fluctuations is provided due to the compressibility of the working fluid in the cavities and flexible hoses of the differential hydraulic cylinder 16 of the mounted tractor mechanism. When the piston group of the differential hydraulic cylinder 16 moves downward, the working fluid from the pinhole cavity from the side of the smaller diameter of the piston group displaces the compressed working fluid through the check valve 17 and the pressure hydraulic line 29 into the hydraulic accumulator 23. When the piston group of the differential hydraulic cylinder 16 moves upward, the resulting pressure in the stock cylinder the cavity from the side of the smaller diameter of the piston group is eliminated using the check valve 18.

При переводе из транспортного положения в рабочее навесное почвообрабатывающее орудие под действием своей массы опускается с некоторым ускорением вниз. В этот момент рабочая жидкость из штоковой полости поршневой группы дифференциального гидроцилиндра 16 навесного механизма трактора вытесняется в сливную гидромагистраль через золотниковое устройство гидрораспределителя 4, а также в заштоковую полость со стороны меньшего диаметра поршневой группы дифференциального гидроцилиндра 16. Как и в предыдущем случае, поршневая группа перемещается вниз и вытесняет сжатую рабочую жидкость через обратный клапан 17 и напорную гидромагистраль 29 в гидравлический аккумулятор 23.When moving from a transport position to a working mounted tillage implement, it falls down with some acceleration due to its mass. At this moment, the working fluid from the rod cavity of the piston group of the differential hydraulic cylinder 16 of the tractor attachment mechanism is displaced into the drain hydraulic line through the spool valve of the hydraulic distributor 4, and also into the rod cavity from the side of the smaller diameter of the piston group of the differential hydraulic cylinder 16. As in the previous case, the piston group moves down and displaces the compressed working fluid through the check valve 17 and the pressure hydraulic line 29 into the hydraulic accumulator 23.

В периоды полной зарядки гидравлического аккумулятора 23 срабатывает разгрузочный автоматический клапан 25, предназначенный для автоматического перевода насоса в режим холостого хода, когда отсутствует потребление энергии гидросистемой, и подзарядки гидравлического аккумулятора 23 при понижении давления в нем до определенной величины.During periods of full charging of the hydraulic accumulator 23, an unloading automatic valve 25 is activated, which is designed to automatically put the pump into idle mode when there is no energy consumption by the hydraulic system, and recharge the hydraulic accumulator 23 when the pressure in it decreases to a certain value.

В процессе работы лесохозяйственного агрегата защита рекуперативного гидропривода от превышения заданной величины давления, при полностью заряженном гидравлическом аккумуляторе 23, осуществляется с помощью предохранительного клапана 28.In the process of operation of the forestry unit, the protection of the regenerative hydraulic actuator from exceeding a predetermined pressure value, with a fully charged hydraulic accumulator 23, is carried out using a safety valve 28.

Таким образом, рекуперативный гидропривод обеспечивает снижение расхода топлива лесохозяйственного агрегата за счет аккумулирования в гидравлических амортизаторах и возвращения в гидросистему агрегата непроизводительно теряемой при его работе на лесных объектах части энергии от вертикальных перемещений подрессоренной массы трактора, срабатывания гидравлического предохранительного механизма почвообрабатывающего орудия, а также за счет демпфирования рабочей жидкости в дифференциальном гидроцилиндре навесного механизма трактора в транспортном положении орудия при движении трактора и при опускании навесного орудия в рабочее положение. Кроме этого, вследствие существенного снижения максимальных "пиковых" значений давлений в рекуперативном гидроприводе за счет использования в нем гидравлического аккумулятора, соответственно, снижаются нагрузки на элементы конструкции при работе лесохозяйственного агрегата и тем самым повышается его надежность.Thus, the recuperative hydraulic drive reduces the fuel consumption of the forestry unit by accumulating in the hydraulic shock absorbers and returning to the hydraulic system of the unit unproductive loss of energy from vertical movements of the sprung mass of the tractor when it is working on the forest objects, operation of the hydraulic safety mechanism of the tillage implement, and also due to damping the working fluid in the differential hydraulic cylinder of the mounted mechanism tractor and in the transport position of the implement when the tractor is moving and when lowering the mounted implement to the working position. In addition, due to a significant reduction in the maximum "peak" pressure values in the regenerative hydraulic drive due to the use of a hydraulic accumulator in it, accordingly, the load on the structural elements during the operation of the forestry unit is reduced and thereby its reliability is increased.

Claims

Recuperative hydraulic drive of the forestry unit, including the hydraulic cylinder of the safety mechanism of the working bodies of the tillage implement, drain and pressure hydraulic lines, hydraulic shock absorbers of the chassis and hydraulic accumulator, hydraulic distributor, pump and hydraulic tank, characterized in that it contains a differential hydraulic cylinder of the tractor mounted mechanism connected via one non-return valve a pressure hydraulic line connected to a hydraulic accumulator, and through another non-return valve - with a drain hydraulic line, through a four-position distributor - with a pressure hydraulic line connected to a hydraulic accumulator, and through a filter and a non-return valve - with a hydraulic tank.