Энергосберегающая система управления работой двигателя гидрофицированной мобильной машины

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ДВИГАТЕЛЯ ГИДРОФИЦИРОВАННОЙ МОБИЛЬНОЙ МАШИНЫ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(72) Авторы Щемелв Анатолий Мефодьевич Бужинский Александр Дмитриевич(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(56) ЩЕМЕЛЕВ А.М. Проектирование гидропривода машин для земляных работ.- Могилев, 1995.- С. 140.6428 1, 2004.1752887 1, 1992.5373121 , 1994.(57) Энергосберегающая система управления работой двигателя гидрофицированной мобильной машины, содержащая насосную станцию с регулируемыми насосами, распределитель, устройство изменения подачи топлива, гидравлическое реле времени, гидравлический логический элемент ИЛИ, отличающаяся тем, что напорные гидролинии насосов гидравлически соединены между собой через гидравлический логический элемент ИЛИ, выход которого через гидравлическое реле времени соединен с первым блоком гидроаккумуляторов и с двумя реле давления, настроенными на разные давления срабатывания, напорная гидролиния одного из насосов гидравлически через обратный клапан соединена со вторым блоком гидроаккумуляторов, а также через редукционный клапан и 12115 1 2009.08.30 двухпозиционный распределитель - со всасывающей линией этого насоса, регулятор рабочего объема насосов содержит винтовую пару с приводом от электродвигателя, реле давления, настроенное на большее давление, выполнено с возможностью управления работой электродвигателя и электрически соединено с первичной обмоткой катушки электромагнита, установленного с возможностью взаимодействия сердечника с рейкой топливного насоса двигателя машины, а реле давления, настроенное на меньшее давление,электрически соединено со вторичной обмоткой катушки электромагнита. Изобретение относится к области строительных и дорожных машин и может быть использовано на одноковшовых гидравлических экскаваторах и других гидрофицированных строительных и дорожных машинах. Известна гидросистема управления машиной, включающая насосную станцию, распределитель 1. Отличительной особенностью такой системы является ручное управление подачи топлива. Во время возникновения технологического перерыва в работе машины (ожидание автосамосвалов, отсутствие фронта работы и т.п.) двигатель остается работать на высокой частоте вращения. Одновременно остается высокой подача насоса, т.к. рабочий объем насоса остается неизменным, что приводит к излишнему расходу топлива. Известна гидросхема экскаватора, включающая насосную станцию, распределитель,устройство изменения подачи топлива и гидравлическое реле времени. У этой системы во время технологических перерывов обеспечивается изменение частоты вращения вала двигателя, что обеспечивает снижение потребления мощности насосной станции за счет изменения расхода гидравлической жидкости 2. Однако во время длительных технологических перерывов двигатель работает без останова. При этом происходит потребление энергии гидро- и пневмосистемой машины, генератором и т.п. Задача изобретения - снижение энергозатрат при работе гидросистемы машины. Эта задача реализуется за счет того, что в энергосберегающей системе управления работой двигателя гидрофицированной мобильной машины, содержащей насосную станцию с регулируемыми насосами, распределитель, устройство изменения подачи топлива, гидравлическое реле времени, гидравлический логический элемент ИЛИ, согласно изобретению, напорные гидролинии насосов гидравлически соединены между собой через гидравлический логический элемент ИЛИ, выход которого через гидравлическое реле времени соединен с первым блоком гидроаккумуляторов и с двумя реле давления, настроенными на разные давления срабатывания, напорная гидролиния одного из насосов гидравлически через обратный клапан соединена со вторым блоком гидроаккумуляторов, а также через редукционный клапан и двухпозиционный распределитель - со всасывающей линией этого насоса, регулятор рабочего объема насосов содержит винтовую пару с приводом от электродвигателя, реле давления, настроенное на большее давление, выполнено с возможностью управления работой электродвигателя и электрически соединено с первичной обмоткой катушки электромагнита, установленного с возможностью взаимодействия сердечника с рейкой топливного насоса двигателя машины, а реле давления,настроенное на меньшее давление, электрически соединено со вторичной обмоткой катушки электромагнита. Соединение двух напорных гидролиний насосов между собой через гидравлический логический элемент ИЛИ обеспечивает зарядку гидроаккумулятора, если давление есть хотя бы в одной гидромагистрали насосов. Соединение выхода элемента ИЛИ с гидроаккумулятором обеспечивает его зарядку, а также разрядку в случае отсутствия давления в напорных магистралях через заданный интервал времени. Установка двух реле давления,2 12115 1 2009.08.30 настроенных на разные давления, обеспечивает поочередно включение электродвигателя изменения рабочего объема насоса и после этого перевод на холостые обороты двигателя внутреннего сгорания за счет воздействия сердечника электромагнита на рейку топливного насоса. Установка гидравлического реле времени обеспечивает беспрепятственный проход жидкости в гидроаккумулятор через обратный клапан, а в обратном направлении задает время выдержки дросселем, определяющим время отъезда и подъезда автосамосвала к экскаватору. Соединение напорной гидролинии одного из насосов через обратный клапан с блоком гидроаккумуляторов обеспечивает их зарядку и постоянную готовность использования давления для запуска двигателя внутреннего сгорания. Установка редукционного клапана обеспечивает подачу жидкости потребителю с постоянным давлением,но разным расходом, что обеспечивает стабильный режим работы насоса как гидромотора. Установка винтовой пары и привода ее обеспечивает изменение рабочего объема насоса, приближая его к ноль-подаче и тем самым обеспечивая минимальную загрузку двигателя внутреннего сгорания при отсутствии потребления гидравлической жидкости. Установка электромагнита с двумя обмотками с возможностью взаимодействия с рейкой топливного насоса обеспечивает уменьшение подачи топлива за счет начального перемещения сердечника электромагнита, а наличие второй обмотки катушки электромагнита обеспечивает увеличение хода сердечника, который, воздействуя на рейку топливного насоса, прекращает подачу топлива. Установка блока гидроаккумуляторов обеспечивает резервацию жидкости под давлением в гидроаккумуляторах и далее возможность использовать ее для запуска двигателя. Конструкция и принцип работы системы дается на фигуре. Система состоит из сдвоенного насоса 1, напорных гидролиний 2 и 3, блока распределителей 4. Напорные гидролинии 3 и 2 соединены между собой гидравлическим логическим элементом ИЛИ 5, выход которого через гидравлическое реле времени 6 соединен с гидроаккумулятором 7. В эту же гидролинию подключены два реле времени 8 и 9, настроенные на разные давления срабатывания. Напорная гидролиния 3 гидравлически через обратный клапан 10 соединена с блоком гидроаккумуляторов 11 и далее через редукционный клапан 12 и двухпозиционный распределитель 13 с фиксатором положения с всасывающей гидролинией насоса. На тягу 14 регулятора изменения рабочего объема насоса 1 установлены электродвигатель постоянного тока 16 и винтовая пара 15, которые обеспечивают изменение рабочего объема насоса. Ход тяги 14 ограничивается концевыми выключателями, установленными в электрическую схему привода электродвигателя 16. Реле давления 8 электрически соединено с электромагнитом 17 установленным с возможностью взаимодействия механически с рейкой топливного насоса двигателя машины. Работает система управления работой двигателя следующим образом. При запуске двигателя начинается подача жидкости насосом 1. Жидкость из напорной магистрали 2 или 3 при появлении в них рабочего давления (включение распределителя 4 в рабочее положение) поступает через логический элемент 5 по реле времени 6 на гидроаккумулятор 7. Максимальное давление жидкости в гидроаккумуляторе будет определяться максимальным давлением в гидроцилиндре или гидромоторе машины. Одновременно происходит зарядка гидроаккумуляторов 11. При технологических перерывах (отъезд или подъезд автосамосвала под погрузку) жидкость из гидроаккумулятора 7 поступает через гидравлическое реле времени 6 в гидромагистраль 2 или 3. При достижении давления настройки реле 8 замыканием контактов включается электродвигатель 16 и, перемещением регулятора объема насоса 15, изменяется рабочий объем насоса 1, переводя его на меньшую подачу, близкую к ноль-подаче. Одновременно подается напряжение на первичную обмотку электромагнита 17, сердечник которого взаимодействует с рейкой топливного насоса, перемещая ее и ограничивая подачу топлива, в результате чего снижается подача топлива на двигатель и снижаются оборо 3 12115 1 2009.08.30 ты двигателя до холостых оборотов. В результате разрядки аккумулятора 7 замыкаются контакты реле давления 9, настроенные на меньшее давление, в результате чего подается напряжение на вторичную обмотку электромагнита 17, сердечник которого перемещается дальше и, воздействуя на рейку топливного насоса, прекращает подачу топлива, останавливает двигатель машины. После того как автосамосвал подъедет на загрузку, оператор перемещает золотник распределителя 13 и направляет давление жидкости от блока гидроаккумуляторов 11 во всасывающую гидролинию одного из насосов 1, который начинает работать как гидромотор и через механическую связь прокручивает коленчатый вал двигателя, обеспечивая его запуск. Машина готова к работе. В результате использования данного технического решения в автоматическом режиме снижаются обороты двигателя, что снижает расход топлива, и снижается рабочий объем насосов, что уменьшает подачу насосов при технологических перерывах, а также при длительных перерывах останавливается двигатель, чем и выполняется поставленная задача. Одновременно имеется возможность запуска двигателя при отсутствии электрического аккумулятора. Источники информации 1. Щемелев Проектирование гидропривода машин для земляных работ.- Могилев, 1995.- С. 140, рис. 3.2. 2. Щемелев Проектирование гидропривода машин для земляных работ.- Могилев, 1995.- С. 227, рис. 5.8. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4