SU1537774A1 - Устройство виброзащиты кабины машиниста экскаватора - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к землеройному машиностроению и предназначено дл  виброзащиты кабин землеройных машин. Цель изобретени  - повышение надежности устройства за счет его упрощени . На кабине 1, св занной с корпусом 2 экскаватора посредством упругого элемента 4 и гидравлического исполнительного органа (ГИО) 3, установлен датчик 10 колебаний. Шток ГИО 3 соединен с кабиной 1. Сигнал с датчика 10 через ограничивающий фильтр 11 подаетс  на блок 5 управлени , где синхронно с изменени ми виброскорости кабины 1 вырабатываютс  управл ющие импульсы расхода жидкости в ГИО 3. Параллельно входным трубопроводам 9 между гидравлическими выходами блока 5 управлени  подключено линейное гидравлическое сопротивление 12, которое позвол ет снизить амплитуды вибрации кабины 1 как на низких частотах (пор дка 0,6 - 4 Гц), так и на частотах более 6 Гц. При этом используетс  одно русна  конструкци  подвески вместо двухъ русной, что дает возможность уменьшить трение в направл ющем механизме. Уменьшаетс  также степень передачи вибрации на кабину 1 через силы трени  в направл ющих 13 в обход упругих элементов 4 подвески. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относитс  к землеройному машиностроению, а именно к устройствам виброзащиты кабин землеройных машин.

Цель изобретени  - повышение надежности устройства за счет его упрощени  .

На фиг. 1 представлена схема установки двух кабин машиниста на ме- таллоконструкци х роторного экскаватора; на фигг 2 и 3 - принципиальна  схема системы виброзащиты кабины машиниста экскаватора; на фиг. 4 - упрощенный график перемещений ме- таллоконструкций экскаватора в местах установки кабин; на фигс 5 - амплитудно-частотные характеристики.

Роторный экскаватор (фиг. 1) имеет две кабины, одна из которых предназ- начена дл  управлени  рабочими движени ми экскаватора, друга  - дл  управлени  разгрузкой Между кабиной 1 и металлоконструкцией 2 установлен гидравлический исполнительный орган 3, а также упругий элемент 4, выполненный , например, в виде пружин„ Блок 5 управлени  включает формирователь 6 сигнала управлени , выполненный в частном случае в виде интегратора, усилитель 7 мощности, а также дросселирующий гидрораспределитель 8, обмотка управлени  которого подключена к выходу усилител  7 мощности. Гидрораспределитель 8 при помощи трубопроводов 9 соединен с рабочими полост ми гидравлического исполнительного органа Зс Датчик 10 колебаний , выполненный в частном случае в виде акселерометра, закреплен на кабине 1 и подключен через ограничивающий фильтр 11 к формирователю 6. К трубопроводам 9 параллельно блоку 5 управлени  подключено линейное гидравлическое сопротивление 12, состо щее из двух линейных дросселей 13 и 14, подключенных через обратные клапаны 15 и 16 во встречном друг другу направлении к трубопроводам 9. Линейный дроссель 13 и 14 содержит конус 17 и мембрану 18 с отверстием, в которое входит конус 1 Поршнева  полость гидравлического исполнительного органа 3 соединена с гидроаккумул тором 19. Экскаватор включает в себ  роторную стрелу 20 с рабочим органом 21 и разгрузочную консоль 22, Дл  фиксации кабины 1 в горизонтальном направлении служат

Q 5

0 5 0 5 Q

0

5

направл ющие 23, св занные с металлоконструкцией .

При работе экскаватора под действием переменных нагрузок, приложенных к рабочему органу 21, возникают вертикальные колебани  у металлоконструкции 2. Спектр частот колебаний включает в себ  как низкочастотную часть (0,6-4 Гц), соответствующую основным формам колебаний металлоконструкций, так и высокочастотные составл ющие (4-20 Гц), генерируемые, приводами механизмов, движущимис  элементами транспортеров и тгд„ Через упругий элемент 4 и гидравлический исполнительный орган 3 колебани  металлоконструкции 2 передаютс  на кабину 1, в результате чего происход т колебательные смещени  кабины х. Разность амплитуд и фаз колебаний металлоконструкции 2 и кабины 1 приводит к перемещени м последних относительно друг друга, сопровождающимс  перемещени ми штока гидравлического исполнительного органа 3 относительно его корпуса. Электрический сигнал от датчика 10 колебаний кабины 1 поступает на ограничивающий фильтр 11. Если в спектре возмущени  со стороны металлоконструкции присутствуют лишь высокочастотные гармоники с частотой СО , где соо - собственна  частота колебаний кабины на упругом элементе, то в силу указанной выше особенности настройки ограничивающего фильтра 11, сигнал на его выходе отсутствует, напр жение на обмотке управлени  гидрораспределител  8 равно нулю, золотник последнего находитс  в среднем положении, когда окна золотника, св занные с трубопроводами 9, перекрыты , и при движении штока относительно корпуса гидравлического исполнительного органа 3 жидкость поступает из одной полости цилиндра в другую через один из линейных дросселей 13 или 14 в зависимости от направлени  движени  штока. Если, например , шток движетс  относительно металлоконструкции 2 вверх, жидкость через обратный клапан 15 и линейный дроссель 13 перетекает из штоковой полости гидравлического исполнительного органа 3 в его поршневую полость. Разность объемов жидкости в указанных полост х компенсируетс  гидроаккумул тором 19. За счет гопротивлем 13, давление в штоковой полости превышает давление в поршневой полости , благодар  чему создаетс  сопротивление перемещению штока относительно цилиндра . Если же кабина 1 со штоком движутс  относительно металлоконструкции 2 вниз, то жидкость через клапан 16 и линейный дроссель 14 поступает в обратном направлении: из поршневой полости в штоковую. За счет сопротивлени , создаваемого дроселем 14, давление в поршневой полости превышает давление в штоковой полости, благодар  чему возникает сила, преп тствующа  движению штока относительно цилиндра гидравлического исполнительного органа 3. Сопротивление дросселей 13 и 14 регулируетс  изменением проходного сечени  между конусом 17 и мембраной 18, например, путем осевого перемещени  конуса 17. Чем меньше проход--. ное сечение дроссел , тем больше его гидравлическое сопротивление, а также сопротивление при движении штока относительно цилиндра гидравлическог исполнительного органа 3 и, как следствие , тем больше степень передачи высокочастотных колебаний от металлоконструкции 2 к кабине 1. Дл  уменьшени  высокочастотных (С0 л|2и0) колебаний кабины дроссели 13 и 14 настроены на минимальное сопротивление , обеспечивающее заданную степень демпфировани  указанных колебаний, нпример , с декрементом о 0,1...О,2, Б этом случае характеристика рассматриваемой системы виброзащиты в диапазоне возмущающих частот (л) близка к характеристике идеальной (чисто упругой) подвески,

Если в спектре возмущени  со стороны металлоконструкций по вл ютс  низкочастотные составл ющие (со -sZcOg колебани  кабины начинают возрастать электрический сигнал, пропорциональный виброускорению кабины 1, от датчика 10 колебаний поступает через фильтр 11 на вход формировател  6, где интегрируетс . С выхода формировател  6 напр жение, пропорциональное абсолютной виброскорости кабины 1, поступает на усилитель 7 мощности и далее на обмотку управлени  дросселирующего гидрораспределител  8, у которого ширина открыти  щели, а следовательно , и расход жидкости пропор 774

ционольны входному сигналу, т.е. ннброскорости кабины 1. Если виброскорость кабины 1 направлена вниз, то золотник гидрораспределнтел  8 поднимаетс  на фиг. 2 вверх, жидкость проходит от насоса по нижнему из трубопроводов 9 через клапан 16, линейный дроссель 14 и через слив- Q ное окно гидрораспределител  8 возвращаетс  в бак. За счет сопротив5

0

5

0

5

0

5

0

лени , создаваемого дросселем 14, давление в поршневой полости гидравлического исполнительного органа 3 возрастает, что и создает силу, противодействующую колебательному перемещению кабины 1 вниз. Если скорость кабины 1 при колебани х направлена вверх, то золотник гидрораспределител  8 опускаетс  в соответствии с фиг. 2 вниз, и жидкость проходит путь от насоса на слив через верхний из трубопроводов 9, клапан 15 и линейный дроссель 13. Вследствие сопротивлени , создаваемого дросселем 13, давление в штоковой полости гидравлического исполнительного органа 3 возрастает, возникающее при этом усилие на штоке преп тствует колебательному движению кабины 1 вверх. В результате происходит уменьшение колебаний кабины на частотах СьКч2с00. При этом эффект гашени  колебаний кабины создаетс  благодар  тому, что сила сопротивлени  движению кабины направлена противоположно ее СКОРОСТИ .

В простейшем случае график виброперемещений металлоконструкций экскаватора имеет вид кривой а на фиг„ 4, т е возмущающее воздействие на кабину складываетс  из низкочастотной (крива  S на фиг. 4) и высокочастотной составл ющих Подобны закон изменени  имеет и давление в рабочих полост х гидравлического исполнительного органа 3 при действии системы виброзащиты, причем низкочастотна  составл юща  давлени , обеспечивающа  демпфирующее воздействие на кабину , создаетс  при помощи блока 5 управлени , а высокочастотна  составл юща  давлени , участвующа  в передаче высокочастотных колебаний от металлоконструкций в кабине, сводитс  к минимуму путем соответствующей настройки линейных дроссспей 13 и 14, Чтобы гашение низкой, л с тотных колебаний кабины не сопровождат лось усилением высокочастотных колебаний , в изобретении использовано линейное гидравлическое сопротивление 12, обеспечивающее линейную зависимость перепада давлени  Р от расхода Q жидкости.

На фиг. 5 через /у/ и /х/ обозначены амплитуды колебаний металлоконструкции 2 и кабины 1 соответственно . Крива  Ь  вл етс  амплитудно- частотной характеристикой (АЧХ) предложенной системы виброзащиты кабины. Крива  1 представл ет собой АЧХ той же системы, но при отключенном блоке 5 управлени . В этом случае ограничение резонансных колебаний происходит лишь за счет гидросопротивлени  в дроссел х 13, 14„ Подобные системы виброзащиты  вл ютс  пассивными Крива  q соответствует АЧХ активной виброзащитной системы , котора  отличаетс  от предложенной отсутствием линейного гидравлического сопротивлени  12. Как следует из сравнени  указанных кривых, предложенна  система виброзащиты кабины сочетает в себе достоинства пассивных и активных виброзащитных систем при одновременном упрощении устройства по сравнению с известными комбинированными системами,, Поскольку независимо от степени демпфировани  АЧХ пассивных систем виброзащиты проход т через точку с координатами (, 1), то в частном случае ограничивающий фильтр 11 настраиваетс  на срез частот, превышающих частоту собственных колебаний кабины

5

0

5

0

5

0

на упругом элементе более чем в раз.

Использование изобретени  позвол ет существенно упростить систему виброзащиты кабины машиниста экскаватора .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   1о Устройство виброзащиты кабины машиниста экскаватора, содержащее упругий элемент, установленный между кабиной и металлоконструкцией экскаватора, на которой размещен гидравлический исполнительный орган , установленный на кабине экскаватора , датчик колебаний, выход которого через ограничивающий фильтр подключен к входу блока управлени , гидравлические выходы которого подключены к соответствующим входам гидравлического исполнительного органа , отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности устройства за счет его упрощени , оно снабжено линейным гидравлическим сопротивлением, установленным между гидравлическими выходами блока управлени , при этом шток гидравлического исполнительного органа соединен с кабиной машиниста экскаватора

   2о Устройство ITO п. 1, отличающеес  тем, что линейное гидравлическое сопротивление выполнено в виде двух линейных дросселей, вход каждого дроссел  через обратный клапан соединен с выходом другого дроссел  и  вл етс  выводом линейного гидравлического сопротивлени .

   21

   47/Г//////////// ///////Л

   фие.1

   П

   т

   ,

   Щ

   V/

   П

   16

   8

   X

   I

   7

   Фие.З