SU1382920A1

SU1382920A1 - Hydraulic drive of power shovel with energy recuperation

Info

Publication number: SU1382920A1
Application number: SU864107211A
Authority: SU
Inventors: Виктор Пантелеевич Болтыхов; Александр Вячеславович Рустанович; Владимир Алексеевич Маркин; Юрий Михайлович Качкин
Priority date: 1986-08-12
Filing date: 1986-08-12
Publication date: 1988-03-23

Abstract

Изобретение относитс к строительным машинам, а именно к гидроприводу одноковшовых экс1 аваторов с рекуперацией энергии. Цель - повьшение производительности экскаватора. Гидропривод одноковшового экскаватора включает силовые насосы 1 и 2, приводимые от первичного двигател 3, и питающие гидрораспределители 4 -гид- ромоторов 5,6 гидроцилиндров (ГЦ) 7, 8и ГЦ 9 дл управлени стрелой. Рабоча лини 10 штоковых полостей ГЦ 9и рабоча лини 1I поршневых полостей ГЦ 9 св заны с золотником 12 рекуперации энергии. Противоположные отводы последнего выведены к насосу- гидромотору 13. Вал насоса-гидромотора 13 кинематически св зан с маховиком 14, с которым соединен насос 15 привода поворота платформы, питающий гидромотор 16. Маховик 14 кинематически св зан с гидромотором 17, вл ющимс маломощным двигателем подкрутки маховика 14 и соединенным с насосом 18. По мере подъема стрелы насос-гидромотор 13 отбирает энергию у маховика 14 и скорость последнего снижаетс относительно , - При опускании стрелы вс энерги передаетс маховику 14; 4 з.п. ф-лы, 2 ил. (ЛThe invention relates to building machines, namely to a hydraulic drive of single-bucket drives with energy recovery. The goal is to increase the performance of the excavator. The single-bucket excavator hydraulic drive includes power pumps 1 and 2 driven by prime mover 3, and hydraulic control valves 4 for hydraulic romotors 5,6 hydraulic cylinders (HZ) 7, 8 and HZ 9 for boom control. The working line 10 of the rod cavities of the HZ 9 and the working line 1I of the piston cavities of the HZ 9 are connected with the spool 12 of energy recovery. The opposite outlets of the latter are brought out to the pump-motor 13. The pump-motor shaft 13 is kinematically connected to the flywheel 14, to which the pump 15 of the platform turning drive is connected, which feeds the hydraulic motor 16. The flywheel 14 is kinematically connected to the hydraulic motor 17, which is a low-power engine to turn the flywheel 14 and connected to the pump 18. As the boom is raised, the pump-hydraulic motor 13 takes energy from the flywheel 14 and the speed of the latter decreases relative to: - When the boom is lowered, all the energy is transferred to the flywheel 14; 4 hp f-ly, 2 ill. (L

Description

--

i Изобретение относитс к области 1 строительных машин, а именно к гидро- iприводу одноковшовых экскаваторов с рекуперацией энергии.i The invention relates to the field 1 of construction machines, namely to a hydraulic drive of single-bucket excavators with energy recovery.

Цель изобретени - повышение производительности экскаватора.The purpose of the invention is to increase the performance of the excavator.

На фиг.1 изображена принципиальна схема гидропривода одноковшового экскаватора с рекупе1 ацией энергии; на фиг.2 - вариант использовани в качестве маховика отдельного синхронного электродвигател с питанием от сети дл карьерного экскаватора, у которого первичным двигателем служит синхронный электродвигатель, питаемый от сети.Fig. 1 is a schematic diagram of a hydraulic drive of a single-bucket excavator with energy recovery; Fig. 2 shows a variant of using as a flywheel a separate synchronous electric motor with mains supply for a mining excavator, whose primary motor is a synchronous electric motor fed from the mains.

Гидропривод одноковшового экскаватора содержит силовые насосы I и 2, приводимые от первичного двигател 3, и питающие гидрораспределители 4 гидромоторов 5 и 6 гидроцнлиндров 7 и 8, а также гидроцилиндров 9, предназначенных дл подъема - опускани стрелы. Рабоча лини 10 штоковы:: по- .лостей гидроцилиндров 9 и рабоча лини 11 поршневых полостей гидроцилиндров 9 св заны с золотником 12 рекуперации энергии, противоположные отводь которого выведены к насосу- гидро мотору 1 3. Вал насоса-гидромотора I3 кинематически св зан с маховиком 14, с которым соединен насос 15 привода поворота платформы, питаютель 26 (фиг.2), питаемый от внешней электросети.The single-bucket excavator hydraulic drive contains power pumps I and 2 driven by the prime mover 3, and the hydraulic control valves 4 of the hydraulic motors 5 and 6 of hydraulic cylinders 7 and 8, as well as hydraulic cylinders 9, designed for lifting and lowering the boom. The working line 10 is stockpiles: the hydraulic cylinders 9 and the working line 11 piston cavities of hydraulic cylinders 9 are connected to the spool 12 of energy recovery, the opposite branches of which are led out to the pump-hydro motor 1 3. The motor shaft I3 is kinematically connected to the flywheel 14, which is connected to the pump 15 drive rotation platform, the feeder 26 (figure 2), powered by an external power supply.

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

В нейтральном положении руко ток управлени подводы 19-22 линий серво- управлени соединены с гидробаком 23, силовые насосы 1 и 2 подают рабочую жидкость из гидробака через гидрораспределители 4 снова в гидробак 23. Насос 18 и гидромотор 17 поддерживают скорость вращени маховика 14 на уровне . Насосы-гидромоторы 13 и 15 имеют минимальное значение рабочих объемов, близкое к О (нулевой рабочий объем) и разгружены двухпозиционными золотниками 24 и 25 разгрузки соответственно. При установке руко тки сервоуправлени гидроцилиндром стрелы в положение подъем к подводу 19 подаетс редуцированный сигнал, который через клапан ИЛИ отключает разгрузку насоса- гидромотора 13, включает золотник 12 в соответствующее положение и увеличивает в зависимости от величины сигнала рабочий объем насоса-гидромотора 13, поток которого через обратный клапан и золотник 12 поступает к рабочей линии 11 поршневой полости гидроцилиндра 9 подъема - опускани , стрелы. Одновременно включаетс соответствующий золотник (золотники) гидIn the neutral position, the control knob supplies 19-22 servo lines are connected to hydraulic tank 23, power pumps 1 and 2 supply working fluid from the hydraulic tank through hydraulic distributors 4 again to hydraulic tank 23. The pump 18 and hydraulic motor 17 maintain the rotational speed of the flywheel 14 at the level. Pumps hydraulic motors 13 and 15 have a minimum value of working volumes, close to O (zero working volume) and are unloaded with two-position spools 24 and 25 unloading, respectively. When the servo-control knob is installed by the boom hydraulic cylinder, the reduced signal is supplied to the inlet 19, which through the OR valve turns off the unloading of the pump-motor 13, turns the spool 12 into the corresponding position and increases, depending on the signal size, the working volume of the hydraulic motor 13, the flow of which through a check valve and spool 12, it enters the working line 11 of the piston cavity of the hydraulic cylinder 9 of the lift-lowering and boom. At the same time, the corresponding spool (s) guide is activated.

щий гидромотор 16 по замкнутой схеме. рораспределителей 4, и к гидроцилинд- Маховик 14 кинематически св зан с РУ 9 направл ютс потоки силовых на- гидромотором 17, вл ющимс маломощ- сосов 1 и 2. Таким образом, скорость ным двигателем подкрутки маховика, штока гидро-цилиндра 9 увеличиваетс driving motor 16 in a closed circuit. The distributors 4, and to the hydraulic cylinder Flywheel 14 are kinematically connected with the RU 9, the flows of power are directed by a hydraulic motor 17, which is low-powered 1 and 2. Thus, the flywheel-rod of the hydraulic cylinder 9 increases

питаемый насосом 18, св занным с валом первичного двигател ,3. Подводы линий сервоуправлени обозначены следующими позици ми: 19 - подъем стрелы , 20 - рекуперативное опускание стрелы, 21 и 22 - поворот платформы. Гидропривод снабжен гидробаком 23. Насос-гидромотор 13 и насос 15 привода поворота платформы имеют двухпози- ционные золотники 24 и 25 разгрузки соответственно.powered by a pump 18 connected to the shaft of the prime mover 3. The servo-control line leads are indicated by the following positions: 19 — boom lift, 20 — regenerative boom lowering, 21 and 22 — platform rotation. The hydraulic drive is equipped with a hydraulic tank 23. The pump-hydraulic motor 13 and the pump 15 of the platform turning drive are equipped with two-position spools 24 and 25 for unloading, respectively.

Дл карьерного экскаватора с электросиловой установкой в качестве первичного двигател 3 используетс синхронный электродвигатель с питанием от электросети. При этом нет необходимости в применении гидромотора (маломощного двигател ) 17 подкрутки и насоса 18 дл его питани . Подкрутку маховика в таком случае выполн ет отдельный синхронный электродвигаFor an electric power mining excavator, a synchronous electric motor powered by electric power is used as the prime mover 3. There is no need to use a hydraulic motor (low-power engine) 17 turn-up and a pump 18 for its powering. The flywheel in this case is performed by a separate synchronous electric motor.

Q Q

00

5five

за счет работы насоса-гидромотора 13. По мере подъема стрелы насос-гидромотор 13 отбирает энергию у маховика 14 и скорость последнего снижаетс относительно .due to the operation of the pump-motor 13. As the boom is raised, the pump-motor 13 takes energy from the flywheel 14 and the speed of the latter decreases relatively.

Дл последующего опускани рабочего оборудовани гидроцилиндром 9 стрелы машинист с помощью элементов сервоуправлени подает редуцированный сигнал к подводу 20. Этот сигнал выключает разгрузку насоса-гидромотора 13, увеличивает его рабочий объем в противоположном направлений и смещает в соответствующее положение золотник 12 рекуперации. Рабочее давление из объединенных золотником 12 полостей гидроцилиндров 9 передаетс на насос-гидромотор 13 и подкручивает маховик 14. Так потенциальна энерги подн того рабочего оборудовани превращаетс в кинетическуюFor the subsequent lowering of the working equipment, the hydraulic cylinder 9 of the boom, using servo-control elements, supplies a reduced signal to the inlet 20. This signal turns off the unloading of the pump-hydraulic motor 13, increases its working volume in opposite directions and displaces the heat recovery spool 12 to the corresponding position. The working pressure from the 12 cavities of the hydraulic cylinders 9, which are combined with the spool, is transferred to the pump-hydraulic motor 13 and tightens the flywheel 14. Thus, the potential energy of the raised working equipment turns into kinetic

энергию маховика. Б это врем силовые потоки насосов 1 и 2 могут быть использованы дл выполнени других операций.flywheel energy. At this time, the power flows of pumps 1 and 2 can be used to perform other operations.

Дл проведени поворота платформы подаетс редуцированный сигнал к отводам 21 или 22. Под его вли нием выключаетс золотник разгрузки насоса-гидромотора 15 и увеличиваетс pa бочий объем последнего. Происходит разгон поворотной платформы с одновременным торможением маховика. При уменьшении величивд этого сигнала рабочий объем насоса-гидромотора уменьшаетс и он под действием кинетической энергии поворотной платформы , передаваемой через гидромотор 16 перехода т в режим работы гидронасоса и подкручивает маховик 14. Так проис ходит рекупераци энергии при разгоне - торможении поворотной платформы и подъеме - опускании стрелы.To carry out the rotation of the platform, a reduced signal is fed to the taps 21 or 22. Under its influence, the discharge valve of the pump-motor 15 is turned off and the operating volume of the latter increases. Acceleration of the turntable occurs with simultaneous braking of the flywheel. When reducing the magnitude of this signal, the working volume of the pump-motor is reduced and under the action of the kinetic energy of the turntable transmitted through the hydraulic motor 16 of the transition t to the hydraulic pump operation mode and tightens the flywheel 14. This is how energy is recovered during acceleration - deceleration of the turntable and raising - lowering arrows.

Обычно энерги , передаваема маховику при опускании стрелы, существен но больше энергии, отбираемой у него при подъеме, так как при подъеме энерги поступает не только от маховика , но и от первичного двигател , а при опускании вс энерги , за ис- ключением ее потерь на трение, передаетс только маховику. В этом случае разницы хватает на компенсацию потерь энергии при повороте платформы , поэтому скорость вращени маховиUsually, the energy transferred to the flywheel when the boom is lowered is significantly more than the energy taken from it when lifting, because when lifting the energy comes not only from the flywheel, but also from the prime mover, and when lowering all the energy, except for its losses friction is transmitted only to the flywheel. In this case, the difference is enough to compensate for the loss of energy when the platform is rotated, therefore the rotation speed of the flywheel

ка несколько выше и ., ц насос 18ka a little higher and., c pump 18

ном подкрутки работает вхолостую.Mr. Twist works at idle.

В том случае, когда эта разница недостаточна, например при работе оборудованием пр мого копани , необходима компенсаци потерь осзпцест- вл етс насосом 18 подкрутки.In the case when this difference is not sufficient, for example, when working with direct digging equipment, compensation for loss of safety is necessary - pump 18 is turned on.

382920382920

ФормулаFormula

изобретени the invention

Claims

1. The hydraulic drive of the single-bucket excavator with energy recovery, including the prime mover, the shaft of which is connected to the pump shaft, which is connected with the boom hydraulic cylinder, flywheel, pump connected in a closed circuit with the hydraulic motor of the platform turning, and the hydraulic main, through the hydraulic distributor, differs in , in order to improve the performance of the excavator, the hydraulic actuator is equipped with an additional hydraulic valve for recovery and a pump-hydraulic recovery motor with which the flywheel and the pump shaft are connected kinematically the hydromotor controls the rotation of the platform, and the boom hydraulic cylinder cavities are connected to the hydraulic pump via an additional hydraulic control valve via an additional hydraulic control valve.

2. A hydraulic actuator according to claim 1, characterized in that the pump-motor is adjustable.

3. Hrzdrodrive according to Clauses 1 and 2, T - which is equipped with a low-powered flywheel-twisting engine.

4. The hydraulic actuator according to claim 3, about tl and - due to the fact that the low-power engine of the flywheel spin-up is complete. hydraulic powered by the prime mover.

5. The hydraulic actuator according to claims 1 and 2, which is characterized by the fact that it is equipped with a synchronous electric motor, the shaft of which is connected to the flywheel.

five:

i x i. U

26

Phage. 2