Гідравлічний привід робочих органів машин з компенсатором гідроударів та коливань тиску

Реферат: Гідравлічний привід робочих органів машин містить гідравлічний насос, гідравлічний бак з робочою рідиною, виконуючі гідроциліндри, гідромотори, розподілювач потоку рідини, запобіжний і переливний клапани, фільтри, напірний та зливний трубопроводи, шланги і рукави. При цьому паралельно електромагніту приєднано електролампочку та звуковий електричний сигнал. В напірному трубопроводі додатково вмонтовано датчик тиску робочої рідини та двопозиційний розподілювач з керуванням електромагнітом за допомогою блока управління. Гідравлічний привід додатково оснащений пневмогідравлічним акумулятором, розташованим на напірному тракті, та компенсаторами гідравлічних ударів та коливань тиску робочої рідини. UA 101107 U (12) UA 101107 U UA 101107 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі машинобудування, зокрема до виробництва гідравлічних приводів, і може бути використана як приводи для робочих органів машин, що забезпечують механізацію виробничих процесів, вантажопідйомних машин та інших механізмів різного призначення, що мають у складі гідравлічні системи. Відомий гідравлічний привод з паралельним розміщенням виконуючих механізмів у вигляді циліндрів або гідромоторів, до складу якого входять трубопроводи, шланги та рукави, гідравлічний бак з робочою рідиною, насос, гідророзподілювач, запобіжний та перепускний клапани, фільтри [Кожевников С.Н., Пешат В.Ф. Гидравлический и пневматический приводы металлургических машин. - М.: Машиностроение, 1973. - 360 с.]. При роботі гідравлічного привода, внаслідок коливання тиску робочої рідини, неврівноваженості мас, які обертаються, роботі мобільної машини на нерівних полях, зміні навантажень на робочих органах, зміні передаточних чисел у ланцюгових та карданних передачах, неврівноваженості сил інерції двигунів внутрішнього згорання, виникають коливання та вібрації трубопроводів. Недоліком такого привода є те, що при співпаданні власних частот вказаних коливань з вимушеними коливаннями, виникають резонансні коливання, що призводить до руйнування трубопроводів, шлангів і рукавів, а також пошкодження ущільнень гідроапаратури. Через тріщини та розриви робоча рідина швидко витікає і це призводить до зниження продуктивності машин та забруднення навколишнього середовища, також втраті врожайності сільськогосподарських культур та додаткових витрат на придбання робочої рідини. Найбільш близьким за своєю суттю та ефектом, що досягається, і який приймається за прототип, є гідравлічний привід робочих органів машин, що містить гідравлічний насос, гідравлічний бак з робочою рідиною, виконуючі гідроциліндри, гідромотори, розподілювач потоку рідини, запобіжний і переливний клапани, фільтри, напірний та зливний трубопроводи, шланги і рукави, а також в напірному трубопроводі додатково вмонтовано датчик тиску робочої рідини та двопозиційний розподілювач з керуванням електромагнітом за допомогою блока управління, причому паралельно електромагніту приєднано сигнальну електролампочку та звуковий електричний сигнал. Наявність датчика тиску робочої рідини в напірному трубопроводі, а також двопозиційного розподілювача з блоком управління дозволяє автоматично припиняти витікання робочої рідини через тріщини та розриви трубопроводів, шлангів і рукавів, а також через пошкодження ущільнень гідроапаратів коли тиск рідини в напірному трубопроводі різко змінюється внаслідок її витікань. При цьому зберігається робоча рідина, навколишнє середовище від забруднень, а також скорочуються простої машини на ремонт гідравлічного обладнання [див. пат. України № 7462 з класу А01D 69/00 опублікований 15.06.2005 року в Бюл. № 6]. Основним недоліком відомого технічного рішення є технічна невдосконаленість через відсутність у його складі технічних засобів, які б запобігали руйнуванню гідравлічної системи внаслідок перелічених чинників. Датчик тиску, двопозиційний розподілювач з керуванням електромагнітом за допомогою блока управління, сигнальна електролампочка та звуковий електричний сигнал - все це засоби, які дозволяють тільки зупинити витікання робочої рідини із вже зруйнованої гідравлічної системи, а не запобігають цьому руйнуванню, а тому виявляються малокорисними для збереження цілісності гідросистеми відомого гідравлічного приводу. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення гідравлічного приводу робочих органів машин шляхом зниження впливу негативних чинників на гідросистему за рахунок введення до її складу технічних засобів для компенсації витікань робочої рідини та підтримання постійним тиск у гідросистемі, а також засобів для компенсації гідравлічних ударів та коливань тиску робочої рідини. Поставлена задача вирішується тим, що гідравлічний привід робочих органів машин, який містить гідравлічний насос, гідравлічний бак з робочою рідиною, виконуючі гідроциліндри, гідромотори, розподілювач потоку рідини, запобіжний і переливний клапани, фільтри, напірний та зливний трубопроводи, шланги і рукави, а також в напірному трубопроводі додатково вмонтовано датчик тиску робочої рідини та двопозиційний розподілювач з керуванням електромагнітом за допомогою блока управління, причому паралельно електромагніту приєднано сигнальну електролампочку та звуковий електричний сигнал, згідно з корисною моделлю, гідропривід додатково оснащений пневмогідравлічним акумулятором, розташованим на напірному тракті, та компенсаторами гідравлічних ударів та коливань тиску робочої рідини, один з яких розташований біля пневмогідравлічного акумулятора для запобігання його передчасного руйнування хвилею тиску при гідроударі або надмірних коливань тиску, решта біля гідронасоса та гідромотора для демпфування пульсацій тиску при їхній роботі. Наявність пневмогідравлічного акумулятора в гідросистемі дозволяє підтримувати у гідросистемі приводу потрібний тиск робочої рідини, а наявність компенсаторів дозволяє 1 UA 101107 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ефективно гасити пульсації тиску у напірних гілках гідросистеми та згладжувати тиск при гідроударах, та саме так запобігати руйнуванню гідравлічної системи гідравлічного приводу, збільшуючи загальний ресурс його роботи. Таким чином, сукупність суттєвих ознак, отриманих завдяки внесенню конструктивних змін у гідравлічний привід та його гідравлічну систему, дозволяють додати їм нових якостей та досягти певного технічного результату, сформульованого у постановці завдання. Подальша суть запропонованого технічного рішення пояснюється спільно з ілюстративним матеріалом, на якому зображене наступне: фіг. 1 - функціональна схема запропонованого гідравлічного приводу робочих органів машин; фіг. 2 - конструкція компенсатора гідравлічного удару та коливань тиску робочої рідини, переріз. Запропонований гідравлічний привід містить гідравлічний насос 1, який через всмоктуючий трубопровід 2 з фільтром-маслоприймачем 3, з'єднано з гідравлічним баком 4. Напірний трубопровід 5 через розподілювач 6 потоку робочої рідини, з'єднано з гідромотором 7 та поршневим виконуючим гідроциліндром 8. Для управління роботою гідроциліндра 8 застосовано трипозиційний розподілювач 9 з керуванням електромагнітом В систему напірного трубопроводу 5 підключено запобіжний клапан 10, датчик тиску робочої рідини 11 в напірному трубопроводі 5. Зливні трубопроводи 12 та 13, що відводять відпрацьовану робочу рідину відповідно від гідромотора 7 та гідроциліндра 8, приєднані до фільтра 14. Паралельно фільтру 14 приєднано переливний клапан 15. Крім цього в напірному трубопроводі 5 приєднано двопозиційний триходовий розподілювач 16 з управлінням від електромагніта 17. Датчик тиску 11 робочої рідини в напірному трубопроводі 5 за допомогою електропровідника 18 приєднано до блока керування 19, який через вимикач 20 приєднано до джерела електроенергії 21. За допомогою електропровідника блок керування 19 приєднано до електромагніта 17, який вмонтовано до розподілювача 16. Паралельно електромагніту 17 приєднано сигнальну електролампочку 23 та звуковий електричний сигнал 24, які для зручності розміщені на пульті управління машиною, пневмогідравлічний акумулятор 25 включений у напірну гілку гідросистеми і підтримує певний тиск у робочий порожнині гідроциліндра 8. Зворотний клапан 26 в цій схемі блокує гідравлічний акумулятор 25 від лінії зливу при розвантаженому гідравлічному насосі 1. Дросель 27 призначений для регулювання витікання робочої рідини при розрядженні гідравлічного акумулятора 25. Зарядження гідравлічного акумулятора 25 відбувається через зворотній клапан 26. Біля гідравлічного насоса 1, гідромотора 7 та гідравлічного акумулятора розташовані компенсатори 28 однакової конструкції, які призначені для гасіння гідравлічних ударів, пульсацій та коливань тиску робочої рідини. Компенсатори 28, які пропонуються до використанні у запропонованому гідравлічному приводі, розроблені та запатентовані заявником, мають досить просту й надійну конструкцію, дозволяють ефективно гасити гідроудари та коливання тиску робочої рідини в гідросистемах різного призначення [див. патенти України № 20498U, № 24312U, № 34923U, № 34924U, № 83285С2]. Як приклад в даній пропозиції використаний компенсатор за патентом України № 24312U, який виконаний у вигляді циліндрового жорсткого корпусу 29, більшого діаметра ніж трубопровід, заповненого вкладишами з пружного матеріалу, переважно кульками 30 з мастилобензостійкої гуми, а також всередині корпус 29 розділений на демпферувальні камери 31 не менше ніж двома дисками 32 з отворами 33 для проходу робочої рідини, при цьому в кожному диску 32 є тільки один отвір 33 на його периферії, виконаний у вигляді сегмента, та отвори 33 в суміжних дисках 32 розташовані на діаметрально протилежних їх боках для зміни напряму руху потоку робочої рідини у компенсаторі 28. Завдяки розширеному корпусу 29 компенсатора та багаторазової зміні напряму руху потоку робочої рідини в ньому, рідина постійно омиває та взаємодіє з пружними кульками 30, якими заповнена кожна демпфуюча камера 31. Запропонований гідравлічний привід робочих органів машин з компенсатором гідроударів та коливань тиску працює в такий спосіб. При цілих трубопроводах, шлангах, рукавах і ущільненнях гідроциліндра 8 та гідромотора 7, коли тиск робочої рідини за допомогою насоса 1 і запобіжного клапана 10 підтримується у заданих межах, гідроциліндр 8 та гідромотор 7 виконують задані їм функції. У разі появи гідравлічного удару або механічних коливань тиску, хвиля підвищеного тиску робочої рідини, в першу чергу, стикається з першою демпфуючою камерою 31, де частково (пікові навантаження) гаситься за рахунок дисипації енергії в розширеній частині корпусу 29. Далі, частина неврівноваженого потоку робочої рідини, що "проскочила", стикається з кульками 30, які, завдяки своїй піддатливості (пружності матеріалу), розсіюють хвилю енергії ще в більшій мірі. 2 UA 101107 U 5 10 15 20 25 30 При подальшому просуванні потоку рідини по корпусу 29 компенсатора 28, через багаторазову зміну напрямку та дії кульок 30, її тиск вирівнюється до прийнятного рівня і сталим рухом рухається по напірним трубопроводам 5 гідросистеми гідравлічного приводу. Таким чином, компенсатор 28 дозволяє повністю погасити гідравлічний удар або механічні коливання тиску за рахунок одночасної дії трьох чинників, а саме: дисипації енергії на вході у корпус 29, при переході з однієї демпфуючої камери 31 в іншу, багатократної зміни потоку протікання робочої рідини і пружності матеріалу кульок 30. У разі виникнення тріщин, розривів трубопроводів, виходу з ладу ущільнень, тиск у напірному трубопроводі 5 буде різко знижуватись. Про це датчик 11 подасть сигнал до блока керування 19, який в свою чергу подасть сигнал до електромагніта 17. При подачі струму на затискачі електромагніта 17 осердя електромагніта перемістить золотник гідророзподілювача 16 у таке положення, при якому робоча рідина з напірного трубопроводу 5 буде подаватись до фільтра 14, а до гідроциліндра 8 та гідромотора 9 доступ робочої рідини буде припинено. Одночасно буде припинено і витікання робочої рідини через тріщини, розриви трубопроводів, шлангів та рукавів, а також через нещільності в гідроциліндрі 8 та гідромоторі 7. На пульті керування загориться сигнальна лампочка 23 і спрацює звуковий електричний сигнал 24. Оператору стане відомо про появу несправностей гідросистеми і він зможе запобігти витікання робочої рідини та забруднення нею навколишнього середовища. До технічних переваг пропонованого технічного рішення, у порівнянні з прототипом, можна віднести наступне: урівноваження сил та навантажень у гідросистемі за рахунок оснащення гідравлічного приводу пневмогідравлічним акумулятором та компенсаторами гідроударів та надмірних коливань тиску; можливість демпфування пульсацій при роботі гідравлічного приводу з тієї ж причини; покращення експлуатаційних властивостей та надійності роботи гідравлічного приводу за рахунок нечутливості до гідроударів та надмірних коливань тиску у гідросистемі; збільшення ресурсу роботи з тієї ж причини. Економічний та соціальний ефекти від впровадження запропонованого технічного рішення, у порівнянні з використанням прототипу, отримують за рахунок збільшення терміну використання гідравлічного приводу без ремонту та заміни зношених деталей. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 Гідравлічний привід робочих органів машин, який містить гідравлічний насос, гідравлічний бак з робочою рідиною, виконуючі гідроциліндри, гідромотори, розподілювач потоку рідини, запобіжний і переливний клапани, фільтри, напірний та зливний трубопроводи, шланги і рукави, а також в напірному трубопроводі додатково вмонтовано датчик тиску робочої рідини та двопозиційний розподілювач з керуванням електромагнітом за допомогою блока управління, причому паралельно електромагніту приєднано сигнальну електролампочку та звуковий електричний сигнал, який відрізняється тим, що гідравлічний привід додатково оснащений пневмогідравлічним акумулятором, розташованим на напірному тракті, та компенсаторами гідравлічних ударів та коливань тиску робочої рідини, один з яких розташований біля пневмогідравлічного акумулятора для запобігання його передчасного руйнування хвилею тиску при гідроударі або надмірних коливань тиску, решта - біля гідронасосата гідромотора для демпфування пульсацій тиску при їхній роботі. 3 UA 101107 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4