Гідромеханічний привід гірничої машини

1. Гідромеханічний привід гірничої машини, що включає корпус, систему керування розподілом рідини, силові гідроциліндри, з'єднані з однієї сторони з корпусом, а з другої - штоками з колінчатим валом, на якому закріплено привідну зірку, та напі C2 1 3 74601 4 роциліндрів, в так званій "мертвій точці", за рахуруху штока при прямому і зворотному напрямках. нок другого гідроциліндра забезпечити запуск в При використанні гідроциліндрів з розрахункороботу гідросистеми при наявності зовнішнього вими параметрами поршня і штока і при умові навантаження приводної зірки гірничої машини. з'єднання штокової порожнини із поршневою і одПо сукупності суттєвих ознак даний винахід ночасно з насосом робоча рідина, що витісняється являється найбільш близьким до пропонованого і із штокової порожнини, підсумовується із подачею може бути прийнятим за прототип. насоса і за рахунок цього досягається при прямоНедоліком прототипу являється те, що систему напрямку руху штока така же швидкість, яка ма керування розподілом рідини, яка забезпечує співпадає по швидкості руху при зворотному напрохід рідини від насоса до порожнин гідроциліндпрямку переміщення штока. При виконанні цієї рів і від них на злив в масляний бак через механічумови та при умові з'єднання штоків трьох гідроні розподільні клапани, що управляються кулачкоциліндрів з колінчатим валом рівномірно під кутом вим валом, є енергоємною. Енергоємність 120° по колу руху, (таке з'єднання забезпечує визначається тим, що відкриття каналів для проокружну швидкість зірки, яка близька до постійної, ходу рідини виконується за законом профілю купоясненням цьому є аналогія роботи трипоршнелачка. Такий закон відкриття каналів являється вого насоса зі зміщенням фаз на 120° див. стор. джерелом збільшення опору при проходженні рі60, Пелевін Л.Є., Гаркавенко О.М., Фомін A.B. "Гіддини через розподільні клапани, підвищує енергоро-та пневмоприводи будівельніх машин": Підручвитрати і зменшує надійність роботи насоса і гідник. - КНУБА. 2000. - 288 с), досягається однакова росистеми гірничої машини в цілому. лінійна швидкість штока при прямому і зворотному В основу винаходу покладена задача зменнапрямках руху, а відповідно забезпечується рівшення енерговитрат в процесі роботи гідравлічнономірна колова швидкість приводної зірки і за раго приводу ланцюгового конвеєра гірничої машихунок цього зменшується ймовірність виникнення ни. додатково коливань при роботі конвеєра. Ця задача вирішена за рахунок того, що в гідРівномірне розміщення штоків забезпечує заромеханічному приводі гірничої машини, яка вклюпуск конвеєра при значному його перенавантачає корпус, систему керування розподілом рідини, женні, оскільки знаходження штоків гідроциліндрів, силові гідроциліндри, з'єднані з однієї сторони з в так званій "мертвій точці", можливе тільки для корпусом, а з другої - штоками з колінчатим валом, одного із них. на якому закріплено приводну зірку, та напірну і Задача зменшення енерговитрат у моменти зливну гідроліті, з’єднані системою керування реверсування штоків гідроциліндрів забезпечуєтьрозподілом рідини з поршневими і штоковими ся зниженням втрат тиску при проході рідини від порожнинами гідроциліндрів. При цьому система насоса до порожнин гідроциліндрів через канали керування розподілом рідини включає гідравлічні розподільних гідравлічних клапанів з порожнинами розподільні клапани з порожнинами управління управління за рахунок їх миттєвого відкриття сисними, диск із прорізями, електричну систему, безтемою керування. контактні датчики і електромагніти електромагнітМіж відмінними ознаками винаходу і технічним них гідророзподілювачів, які з'єднані електричною результатом є причинно-наслідковий зв'язок. системою з електромагнітами та датчиками, а Миттєве відкриття каналів розподільних клаостанні вмонтовані відповідно прорізам диска. панів, яке забезпечується системою керування При виконанні прямого ходу штока гідроцилінрозподілом рідини, зменшує втрати тиску при її драми штокова і поршнева порожнини системою проходженні від насоса до порожнин гідроциліндкерування розподілом рідини сумісно з'єднані тільрів через канали розподільних клапанів і відповідки з напірною гідролінією через гідравлічні розпоно з цим зменшуються енерговитрати при роботі дільчі клапани а при виконанні зворотного ходу гірничої машини. штока гідроциліндрів штокова порожнина з'єднана Таким чином, при використанні винаходу досяз напірною, а поршнева - зі зливною гідролініями. гається підвищенням надійності і зменшення ексПрорізана поверхні диска виконані різних радіплуатаційних витрат при роботі конвеєра за рахуусів в вигляді півкілець із довжиною по куту 180°, нок зниження енергетичних втрат при кількість яких відповідає кількості гідроциліндрів реверсуванні штоків гідроциліндрів. при виконанні їх зі здвижком одної прорізі відносно Такий технічний результат не можна одержаіншої по куту довжиною 60°. ти, якщо з наведеної сукупності ознак виключити Для забезпечення однакової швидкості руху будь-яку. штока при прямому і зворотному напрямках при Суть винаходу пояснюється кресленнями, де незмінній подачі рідини насосом (див. стор. 200на Фіг.1 представлена загальна схема гідромеха201, Васильєв Б.А., Грецов H.A. Гидравлические нічного приводу гірничої машини. На Фіг.2 показамашины. Москва: Агропромиздат, 1988. - 272 с), ний переріз А-А. на Фіг.1. На Фіг.3 показано гідраввзаємозв'язок між діаметрами поршня і штока вилічну схему гідромеханічного приводу гірничої значаються за формулою: машини. Гідромеханічний привід гірничої машини (див. D 2 d , Фіг.1) включає корпус 1, наприклад, ланцюгового 2 конвеєра гірничої машини. В корпусі 1 розміщенні де d, D - діаметр штока і поршня (гільзи гідротри гідроциліндра 2. Гідроциліндри 2 з однієї стоциліндра), відповідно. рони з'єднанні шарнірами 3 з корпусом 1, а з іншої Інші співвідношення між діаметрами поршня і - штоками 4 з колінчатим валом 5, на якому з одштока не можуть забезпечити однакової швидкості ного із торців розміщується диск 6. На диску 6 ви 5 74601 6 конані півкільцеві прорізи 7, 8 і 9 з різними по венинах гідроциліндра 2. Навантаження, яке сприйличині радіусами з розміщенням відповідно кожмає шток 4 гідроциліндра 2, передається на корпус ному півкільцю датчиків 10, 11 та 12. Кожний із 1 конвеєра через шарніри 3. Поступальній рух півкільцевих прорізів має довжину по куту 180° і штока 4 перетворюється колінчатим валом 5 обервиконаний зі зсувом одного прорізу відносно іншотовий рух приводної зірки 13. При перевантаженні го на величину по довжині кута 60°. До колінчатого приводної зірки 13 спрацьовує запобіжний клапан вала закріплена приводна зірка 13 (див. Фіг.2), яка 18. забезпечує обертальний рух ланцюгового конвеєВ процесі обертального руху колінчатого вала ра. Поршневі 14 і штокові 15 порожнини гідроцилі5 положення штоків гідроциліндрів 2 визначається ндрів 2 з'єднані (див. Фіг.3) трубопроводами з навідповідними безконтактними датчиками 10, 11 і сосом 16. Насос 16 завдяки напірній гідроліті' 17 12 в залежності від положення диска 6, на якому з'єднаний з запобіжним клапаном 18 і гідророзповиконані півкільцеві прорізи 7, 8 і 9 з різною велидільником розвантаження 19 по тиску рідини насочиною по радіусу і рівною довжиною по куту 180° зі са 16. Робоча рідина знаходиться в баці 20. Насос зсувом кожного із прорізів відносно іншого на ве16 напірною гідролінією 17 з'єднаний з розподільличину по довжині кута 60°. По завершенні прямоними клапанами 21 і 22 з порожнинами управління го ходу штока 4 гідроциліндра 2 електромагніт 32 ними та з електромагнітними гідророзподілювачаобезструмлюється і подається напруга на електми 23. Розподільний клапан 24 з порожниною ромагніт 33. В результаті цього робоча рідина від управління ним з'єднує штокову 15 з поршневою насоса 16 спрямовується до порожний управління 14 порожнинами гідроциліндрів 2. Розподільний 29 і 31 розподільних клапанів 22 та 25. За рахунок клапан 25 з порожниною управління ним одночасцих дій відкриваються канали для миттєвого проно з'єднаний з розподільним клапаном 24, з поршходження робочої рідини тільки до штокової пороневою порожниною 14 гідроциліндра 2 та зливною жнини 15 гідроциліндра 2, а з поршневої порожнигідролінією 26, яка з'єднана через фільтр 27 з бани 14 рідина направляється по зливній гідролінії ком 20. Порожнини управління 28, 29, 30 і 31 роз26 через розподільний клапан 25 і фільтр 27 в бак подільних клапанів 21, 22, 24 і 25 з'єднанні гідролі20. ніями з електромагнітними гідророзподілювачами Таким чином, миттєве відкриття каналів для 23. проходу рідини через розподільні клапани 21, 22, При подачі струму живлення на електромагні24 і 25 в моменти реверсування штоками гідроцити 32 або 33 і одночасно на електромагніт 34 гідліндрів дозволяє знизити втрати тиску і відповідно ророзподільника розвантаження 19 гідророзподізменшити енерговитрати в процесі роботи гірничої лювачі 23 забезпечують поперемінне з'єднання машини. насоса 16 з порожнинами управління 28 і 30 розЗавершення переміщення штока в зворотному подільних клапанів 21 та 24, або з порожнинами напрямку також визначається одним із датчиків 10, управління 29 і 31 розподільних клапанів 22 та 25, 11 і 12, які подають відповідний сигнал на відклювідповідно. чення електромагніта 33, тобто його знеструмленЗаявлений гідромеханічний привод гірничої ня і знову подається напруга на електромагніт 32 і машини діє так. процес переміщення штоків гідроциліндрів 2 при В такому стані, як показано на Фіг.3 робоча ріпрямому ході повторюється, як це представлено дина від насоса 16 через напірну гідролінію 17 і раніше. гідророзподільник розвантаження 19 спрямовуєтьЗабезпечуючи одинакові швидкості руху штока ся до бака 20, чим забезпечується приведення в 4 при прямому і зворотному напрямках, разом з робочий стан гірничої машини. При включенні елерівномірним розташування по колу штоків гідроциктромагніта 34 одночасно з цим приводяться в ліндрів, з'єднаних з колінчатим валом, в даному робочий стан датчики 10, 11 і 12, які визначають випадку під кутом 120°, досягається постійна місце знаходження штоків 4 гідроциліндрів 2 і заокружна швидкість приводної зірки конвеєра, що безпечують включення тих чи інших електромагнівиключає причини виникнення автоколивального тів 32 або 33 електромагнітних гідророзподілювапроцесу і за рахунок цього також підвищується чів 23. надійність роботи гірничої машини. Розглянемо включення одного із електромагРозглянемо функціональні дії кожного із гідронітів гідророзподілювачів 23 і роботу одного із гідциліндрів 2 при подачі робочої рідини від насоса роциліндрів при подачі струму на електромагніт 16 до порожнин 14 і 15 при умові обертання колін32, (див. Фіг.3). чатого валу, наприклад, по часовій стрілці (див. Робоча рідина від насоса 16 по напірній гідроФіг.1). Робота гідроциліндрів 2 забезпечується в лінії 17 через пдророзподілювач 23 спрямовується такій послідовності. до· порожнин., управління 28 і 30 розподільними Для гідроциліндрів 2, які знаходяться в верхклапанами 21 та 24. Завдяки цьому миттєво відкньому положенні відносно горизонтальної вісі (див. риваються канали в розподільних клапанах 21 і 24 Фіг.1), підвід рідини від насоса забезпечується для проходження робочої рідини від насоса 16 в одночасно в поршневу і штокову порожнини, що поршневу 14 і штокову 15 порожнини гідроциліндпризводить до виконання гідроциліндрами 2 пряра 2. З'єднання штокової порожнини 15 з поршнемого ходу. Для гідроциліндра 2, у якого горизонтавою 14 і одночасно з насосом 16 призводить до льна вісь і вісь симетрії гідроциліндра сумісні можвиштовхування штока, тобто до переміщення штона відмітити таке. Цим гідроциліндром, як це видно ка в прямому напрямку за рахунок того, що площа з Фіг.1 і 2, завершено зворотній хід, при якому ропоршневої порожнини 14 значно більша ніж площа боча рідина подавалась в штокову порожнину 14 і штокової порожнини 15 при рівних тисках в порожпроцес її подачі закінчується і далі починається 7 74601 8 процес подачі рідини одночасно в поршневу 15 та рідини до порожнин двох гідроциліндрів. штокову 14 порожнини гідроциліндра 2. Для гідроТак, для забезпечення обертання по часовій циліндрів 2, які знаходяться нижче горизонтальної стрілці (див. Фіг.1) необхідно підвести рідину від вісі, робоча рідина подається тільки в штокові понасоса тільки в штокову порожнину гідроциліндра, рожнини, що забезпечує їм зворотній хід штока. який знаходиться нижче горизонтальної вісі. Для При умові обертання колінчатого вала, проти гідроциліндрів, які знаходяться вище горизонтальчасової стрілки (див. Фіг.1) робота гідроциліндрів 2 ної вісі рідина від насоса підводиться по напірній забезпечується в такій послідовності. гідролінії одночасно в поршневу і штокову порожДля гідроциліндрів 2, які знаходяться в верхнини гідроциліндрів. ньому положенні відносно горизонтальної вісі (див. Для забезпечення обертанням приводної зірки Фіг.1), підвід рідини від насоса забезпечується в проти часової стрілки для гідроциліндрів, які знаштокові порожнини, що призводить до виконання ходиться вище горизонтальної вісі рідина підвогідроциліндрами 2 зворотного ходу. Для гідроцилідиться від насоса тільки в штокову порожнину. ндра 2, у якого горизонтальна вісь і вісь симетрії Для гідроциліндрів, які знаходяться нижче горизогідроциліндра сумісні, можна відмітити таке. Цим нтальної вісі рідина від насоса підводиться одногідроциліндром, як це видно з Фіг.1 і 2, завершено часно в поршневу і штокову порожнини. зворотній хід, при якому робоча рідина подавалась Для забезпечення функціонування приводу в штокову порожнину 14 і процес її подачі закінчугірничої машини використовуються безконтактні ється і далі починається процес подачі рідини оддатчики, (наприклад, фірми "OMRON", виготовлюночасно в поршневу 15 та штокову 14 порожнини вач Китай; або ВПБ - 18, підприємство "Контакт" м. гідроциліндра 2. Для гідроциліндрів 2, які знахоКиїв, для всіх датчиків використовується постійний дяться нижче горизонтальної вісі робоча рідина струм, напруга 12В), які серійно виготовляються. подається в штокову і поршневу порожнину одноЕлектрична система, яка забезпечує підключення часно, що забезпечує їм прямий хід штока. безконтактних датчиків до електромагнітів є відоЗ'єднання штоків гідроциліндрів (див. Фіг.1) з мою, що не потребує додаткових пояснень і для колінчатим валом під кутом 120°, як це видно із гірничих умов виконується з високою надійністю принципу роботи гірничої машини, допускає знароботи. ходження тільки одного зі штоків, в так званій "меДля забезпечення надійності роботи гідроциртвій точці". Це забезпечує запуск в роботу конвеліндрів без використання демпфувальних пристроєра при значній навантаженності і підвищує їв необхідно забезпечити конструктивний хід штоможливості його використання. ків гідроциліндрів на (10...20)% більшим за Для реверсування приводної зірки конвеєра технологічний хід. гірничої машини необхідно зупинити обертання Винахід є промислово-придатним, тому що приводної зірки конвеєра а потім запустити в роХарківським національним автомобільно-дорожнім боту два гідроциліндри, штоки яких максимально університетом сумісно з заводом "Світло шахтаря" віддалені від так званої "мертвої точки". Для цього розроблена документація і виготовлена модель необхідно включити електричну систему і подати ланцюгового конвеєра, в якому використаний прострум на відповідні електромагніти електромагнітпонований гідромеханічний привод гірничої машиних гідророзподілювачів, які забезпечать підвід ни. 9 Комп’ютерна верстка M. Клюкін 74601 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601