Енергозберігаюча гідравлічна система

Реферат: Енергозберігаюча гідравлічна система являє собою базову машину із змінним робочим обладнанням, яке закріплене на гідроциліндрах підйому-опускання, при цьому на базовій машині встановлено гідравлічну систему, яка являє собою бак з гідравлічною рідиною, який через зворотний клапан напірною магістраллю живить насос, при цьому насос підключений до трипозиційного розподільника, який в свою чергу підключений до гідроциліндрів підйомуопускання та зливної магістралі з фільтром. UA 116157 U (12) UA 116157 U UA 116157 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до машинобудівної галузі і стосується енергозберігаючих пристроїв в гідроприводі, зокрема навантажувачів. Широке поширення гідроприводу в машинах, його висока енергоємність, яка споживає часом всю потужність двигуна, і невисоке значення коефіцієнта корисної дії (ККД) 60…80 %, робить актуальним і необхідним проведення досліджень в напрямку підвищення ефективності гідроприводу через застосування енергозберігаючої системи. Відоме авторське свідоцтво СССР SU №1680886 А1, кл. E02F 9/22, 1991 г., бюл. № 36 "Гидропривод фронтального погрузчика", який являє собою базову машину із змінним робочим обладнанням, яке закріплене на гідроциліндрах підйому-опускання. На базовій машині встановлено гідравлічну систему, що включає в себе бак з гідравлічною рідиною, гідромоторинасоси, розподільники та гідравлічний акумулятор. Недоліком даного технічного рішення є наявність гідроакумулятора, адже відбувається значне збільшення часу опускання робочого органу, так як потрібна зарядка гідроакумулятора і можливість кавітації в гідросистемі. Найбільш близьке рішення запропоновано в патенті Білорусії BY №10291 СІ, кл. E02F 9/22, 2008 р., "Энергосберегающая гидравлическая система погрузчика", яка являє собою бак з гідравлічною рідиною, який через зворотний клапан напірною магістраллю живить насос, при цьому насос підключений до трипозиційного розподільника, який в свою чергу підключений до гідроциліндрів підйому-опускання та зливної магістралі з фільтром. Недоліком даного технічного рішення є мала ефективність роботи, так як різниці обсягів робочої рідини, яка подається в штоку і випливає з поршневих порожнин гідроциліндрів, і рідини, що проходить через насос до зливу, не пропорційні, це не тільки призводить до розсіюванню енергії робочої рідини, що знаходиться під тиском в гідроциліндрах, а й викликає додаткові витрати потужності, при цьому відсутнє додаткове підживлення електричної системи машини. Задачею корисної моделі є спрощення конструкції виключенням гідроакумулятора та усунення ефекту кавітації і зменшення часу опускання робочого органу, з одночасним збільшенням ефективності роботи енергозберігаючої системи. Дана задача вирішується тим, що енергозберігаюча гідравлічна система встановлюється на базову машину із змінним робочим обладнанням, яке закріплене на стрілі, базової машини, при цьому стріла має можливість подовжуватися за рахунок встановленого в неї телескопічного гідроциліндра, між стрілою і базовою машиною встановлені гідроциліндри підйому-опускання, при цьому на базовій машині встановлено гідравлічну систему, що включає в себе бак з гідравлічною рідиною, від якого через всмоктуючі магістралі паралельно живляться лівий та правий насоси-мотори, між баком та лівим і правим насосами-моторами на всмоктуючих магістралях встановлені зворотні клапани, причому вихідні напірні магістралі ліва та права від лівого та правого насосів-моторів, відповідно, під'єднано до трипозиційного трилінійного розподільника, причому ліва напірна магістраль під'єднана до вхідного штуцера b розподільника, а права напірна магістраль до вхідного штуцера с розподільника, при цьому розподільник має три позиції І, II, III та три канали: на вході штуцери а, b, с та на виході штуцери k, І, m, причому у 1-й позиції вхід а з'єднано з виходом l, вхід b з виходом k, а вхід с з виходом m, у II-й позиції вхід а з'єднано з виходом l, вхід b та с з'єднано між собою та з виходом l, а вихід m заблоковано, а у III-й позиції вхід а та виходи k, І заблоковані, а входи b та с з'єднані між собою та виходом m, також до виходу k розподільника під'єднано штокову магістраль, що розгалужується на дві гілки, кожну з яких під'єднано до штокових порожнин гідроциліндрів підйому-опускання, а до виходу l розподільника приєднано поршневу магістраль, яка з'єднана з поршневими порожнинами гідроциліндрів підйому-опускання, також штуцер входу а розподільника через обвідну магістраль під'єднано до ділильника потоку, вихідні магістралі якого під'єднано до всмоктуючих магістралей лівого та правого насосів-моторів між зворотними клапанами та насосами-моторами, а штуцер виходу m розподільника зливною магістраллю через односторонній клапан під'єднано до штуцера входу d трипозиційного двоканального золотника, який має вхід d та два виходи f, e, причому у позиції I' вхід d з'єднано з виходом e, а вихід f заглушено, а у ІI'-й позиції вхід d з'єднано з виходом f, а вихід e заглушено, при цьому у ІI'-й позиції вхід d з'єднано одночасно з виходом f та e, а штуцер виходу f золотника гідравлічною магістраллю з'єднано з телескопічним гідроциліндром, а вихід є через блок фільтрації під'єднано до бака з гідравлічною рідиною, крім того ліва напірна магістраль через запобіжний клапан з'єднана із зливною магістраллю, а права напірна магістраль через переливний клапан, при цьому насоси-мотори та за допомогою валів відбору приєднані до електричного генератора базової машини, які під'єднанні до електричних акумуляторів. Корисна модель пояснюється кресленнями, де на: 1 UA 116157 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Фіг. 1 - Енергозберігаюча гідравлічна система - базова машина (навантажувач). Фіг. 2 - Енергозберігаюча гідравлічна система - гідравлічна схема. Фіг. 3 - Енергозберігаюча гідравлічна система - розподільники. Енергозберігаюча гідравлічна система встановлюється на базову машину 1 із змінним робочим обладнанням 2, яке закріплене на стрілі 3, базової машини 1, при цьому стріла 3 має можливість подовжуватися за рахунок встановленого в неї телескопічного гідроциліндра 4. Крім того між стрілою 3 і базовою машиною 1 встановлені гідроциліндри підйому-опуcкання 5. На базовій машині 1 встановлено гідравлічну систему, що включає в себе бак з гідравлічною рідиною 6, від якого через всмоктуючі магістралі 7 паралельно живляться лівий 8 та правий 9 насоси-мотори. Між баком 6 та лівим 8 і правим 9 насосами-моторами на всмоктуючих магістралях 7 встановлені зворотні клапани 10. Вихідні напірні магістралі ліва 11 та права 12 від лівого 8 та правого 9 насосів-моторів, відповідно, під'єднано до трипозиційного трилінійного розподільника 13, причому ліва напірна магістраль 11 під'єднана до вхідного штуцера b розподільника 13, а права напірна магістраль 12 до вхідного штуцера с розподільника 13. Розподільник 13 має три позиції І, II, III та три канали: на вході штуцери a, b, с та на виході штуцери k, І, m при чому, у 1-й позиції вхід а з'єднано з виходом l, вхід b з виходом k, а вхід с з виходом m. У II-й позиції вхід а з'єднано з виходом l, вхід b та с з'єднано між собою та з виходом l, а вихід m заблоковано. У III-й позиції вхід а та виходи k, І заблоковані, а входи b та с з'єднанні між собою та виходом m. До виходу k розподільника 13 під'єднано штокову магістраль 14, що розгалужується на дві гілки, кожну з яких під'єднано до штокових порожнин гідроциліндрів підйому-опуcкання 5, а до виходу l, розподільника 13, приєднано поршневу магістраль 15, яка з'єднана з поршневими порожнинами гідроциліндрів підйому-опуcкання 5. Штуцер входу а розподільника 13 через обвідну магістраль 16 під'єднано до ділильника потоку 17, вихідні магістралі 18 якого під'єднано до всмоктуючих магістралей 7 лівого 8 та правого 9 насосівмоторів між зворотними клапанами 10 та насосами-моторами. Штуцер виходу m розподільника 13 зливною магістраллю 19 через односторонній клапан 20 під'єднано до штуцера входу d трипозиційного двоканального золотника 21, який має вхід d та два виходи f, e, причому у позиції I' вхід d з'єднано з виходом e, а вихід f заглушено. У ІI'-й позиції вхід d з'єднано з виходом f, а вихід e заглушено. У II'-й позиції вхід d з'єднано одночасно з виходом f та e. Штуцер виходу f золотника 21 гідравлічною магістраллю 22 з'єднано з телескопічним гідроциліндром 4, а вихід є через блок фільтрації 23 під'єднано до бака з гідравлічною рідиною 6. Крім того ліва напірна магістраль 11 через запобіжний клапан 24 з'єднана із зливною магістраллю 19, а права напірна магістраль 12 через переливний клапан 25. Насоси-мотори 8 та 9 за допомогою валів відбору 26 приєднані до електричного генератора 27 базової машини 1, які під'єднанні до електричних акумуляторів 28. Енергозберігаюча гідравлічна система працює наступним чином: При роботі базової машини 1 змінне робоче обладнання 2 та стріла 3 живляться від енергозберігаючої гідравлічної системи. Робоча рідина через зворотні клапани 10 з гідравлічного бака 6 потрапляє до насосів-моторів 8 і 9 через всмоктуючі магістралі 7 і далі під тиском через напірні магістралі 11 та 12 прямує на входи каналів b і с трипозиційного розподільника 13, який знаходиться в II положенні, після чого робоча рідни потрапляє в поршневі порожнини гідроциліндрів підйому-опускання 5, штоки яких висуваються. При включені розподільника 13 в І положення (положення опускання робочого органу) робоча рідина із поршневих порожнин гідроциліндрів піднімання-опуcкання 3, через канал а розподільника 13, потрапляє до обвідної магістралі 16, і далі через ділильник потоку 17 направляється на входи насосів-моторів 8 та 9 через вихідні магістралі 18. Встановлені зворотні клапани 10 перешкоджають зливу робочої рідини в гідробак 6. При цьому один з насосівмоторів 8 подає робочу рідину в штокові порожнини гідроциліндрів підйому-опускання 6 через канал b розподільника 13, а другий 9 - на злив через канал с до зливної магістралі 19, і далі через односторонній клапан 20 до каналу d трипозиційного двоканального золотника 21, який в положенні II перепускає рідину через канал f до гідромагістралі 22, і далі до стріли 4, і завдяки цьому відбувається висування стріли. При зміні положення золотника 21 в І відбувається злив рідини із каналу d до каналу e, і далі через систему фільтрації 23 до бака з гідравлічною рідиною 6. В III положенні золотника 21 відбувається злив у канал е, як із каналу d та із каналу f і стріла 4 втягується. Злив забезпечує компенсацію різниці між обсягом подавання робочої рідини в штокові порожнини із поршневих порожнин гідроциліндрів 5. Також в цей час насоси-мотори 8 та 9 працюють як генератори, і через вали відбору 26 обертають генератор 27, підзаряжаючи електричну акумуляторну систему 28 живлення насосів 8 та 9. 2 UA 116157 U 5 10 Дане технічне рішення дозволяє використовувати рекуперацію енергії гідравлічної рідини при опусканні вантажу чи робочих органів не використовується приводна потужність, як у традиційних машинах. Також спрощується конструкція та підвищується надійність гідроприводу, завдяки відсутності гідравлічних акумуляторів. Використання даної енергозберігаючої системи гідроприводу забезпечує зниження енергоспоживання, завдяки половинному циклу насоси працюють як мотори-генератори, заряджаючи електричні акумулятори, а енергія вантажопідйомної машини за повний цикл процесу підйому-опускання буде прямувати до мінімуму, так як не затрачається приводна потужність на опускання. Постійна підзарядка електричних акумуляторів енергозберігаючої системи сприяє зменшенню використання базових потужностей всієї машини, внаслідок чого система зберігає частину енергії базової машини, яка мала бути затраченою на опускання та підіймання вантажу гідроциліндрами. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 35 40 45 50 Енергозберігаюча гідравлічна система являє собою базову машину із змінним робочим обладнанням, яке закріплене на гідроциліндрах підйому-опускання, при цьому на базовій машині встановлено гідравлічну систему, яка являє собою бак з гідравлічною рідиною, який через зворотний клапан напірною магістраллю живить насос, при цьому насос підключений до трипозиційного розподільника, який в свою чергу підключений до гідроциліндрів підйомуопускання та зливної магістралі з фільтром, яка відрізняється тим, що з метою спрощення конструкції виключенням гідроакумулятора та усунення ефекту кавітації і зменшення часу опускання робочого органу, з одночасним збільшенням ефективності роботи енергозберігаючої системи, змінне робоче обладнання, закріплене на стрілі, базової машини, при цьому стріла має можливість подовжуватися за рахунок встановленого в ній телескопічного гідроциліндра, між стрілою та базовою машиною встановлені гідроциліндри підйому-опускання, при цьому гідравлічна система включає в себе бак з гідравлічною рідиною, від якого через всмоктуючі магістралі паралельно живляться лівий та правий насоси-мотори, між баком та лівим і правим насосами-моторами на всмоктуючих магістралях встановлені зворотні клапани, причому вихідні напірні магістралі ліва та права від лівого та правого насосів-моторів, відповідно, під'єднано до трипозиційного трилінійного розподільника, причому ліва напірна магістраль під'єднана до вхідного штуцера b розподільника, а права напірна магістраль до вхідного штуцера с розподільника, при цьому розподільник має три позиції І, II, III та три канали: на вході штуцери а, b, с та на виході штуцери k, l, m, причому у 1-й позиції вхід а з'єднано з виходом l, вхід b з виходом k, а вхід с з виходом m, у II-й позиції вхід а з'єднано з виходом l, вхід b та с з'єднано між собою та з виходом l, а вихід т заблоковано, а у III-й позиції вхід а та виходи k, l заблоковані, а входи b та с з'єднані між собою та виходом m, також до виходу k розподільника під'єднано штокову магістраль, що розгалужується на дві гілки, кожну з яких під'єднано до штокових порожнин гідроциліндрів підйому-опускання, а до виходу l розподільника приєднано поршневу магістраль, яка з'єднана з поршневими порожнинами гідроциліндрів підйому-опускання, також штуцер входу а розподільника через обвідну магістраль під'єднано до ділильника потоку, вихідні магістралі якого під'єднано до всмоктуючих магістралей лівого та правого насосівмоторів між зворотними клапанами та насосами-моторами, а штуцер виходу m розподільника зливною магістраллю через односторонній клапан під'єднано до штуцера входу d трипозиційного двоканального золотника, який має вхід d та два виходи f, e, причому у позиції I' вхід d з'єднано з виходом e, а вихід f заглушено, а у ІI'-й позиції вхід d з'єднано з виходом f, а вихід e заглушено, при цьому у III'-й позиції вхід d з'єднано одночасно з виходом f та e, а штуцер виходу f золотника гідравлічною магістраллю з'єднано з телескопічним гідроциліндром, а вихід є через блок фільтрації під'єднано до бака з гідравлічною рідиною, крім того ліва напірна магістраль через запобіжний клапан з'єднана із зливною магістраллю, а права напірна магістраль через переливний клапан, при цьому насоси-мотори за допомогою валів відбору приєднані до електричного генератора базової машини, які під'єднані до електричних акумуляторів. 3 UA 116157 U 4 UA 116157 U Комп’ютерна верстка В. Мацело 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 5