Система энергосбережения скрепера

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский Университет(72) Авторы Щемелв Анатолий Мефодьевич Подымако Максим Эдуардович Леоненко Олег Викторович(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский Университет(57) Система энергосбережения скрепера, включающая качающий узел, обратный клапан, блок гидропневмоаккумуляторов, распределитель, гидромотор, соединенный через обгонную муфту с коробкой отбора мощности, отличающаяся тем, что в качестве качающих узлов использованы гидроцилиндры, одни из которых установлены в подвеске скрепера между рамой и мостом,а другие крепятся в зоне установки механизма поперечного качания тягача одним концом к стойке седельно-сцепного устройства, а вторым - к раме тягача, причем гидроцилиндры подвески гидравлически соединены через обратные клапаны одной гидролинией с гидробаком, а второй гидролинией через обратные клапаны, первый двухпозиционный распределитель и вентиль с блоком гидропневмоаккумуляторов, заряженных на разное давление, гидроцилиндры седельно-сцепного устройства соединены через обратные клапаны одной гидролинией с гидробаком, а второй гидролинией через обратные клапаны и вентиль с блоком гидропневмоаккумуляторов, который в свою очередь гидравлически соединен через второй двухпозиционный распределитель, редукционный клапан и трехпозиционный распределитель одной гидролинией с гидромотором, а второй - с гидронасосом гидросистемы машины, при этом вторая гидролиния блока гидропневмоаккумуляторов гидравлически соединена через вентиль и обратный клапан с 6428 1 регулируемым гидронасосом с ограничителем подачи, последний гидравлически соединен с дополнительным насосом и регулятором потока, дросселирующее устройство которого механически связано с педалью тормоза, под которой с возможностью механического взаимодействия с ней установлен концевой выключатель, который электрически соединен с электромагнитом второго двухпозиционного распределителя, а электромагнит первого двухпозиционного распределителя электрически соединен с концевым выключателем, установленным с возможностью механического взаимодействия с ковшом, причем в гидролинию между первым и вторым двухпозиционными распределителями установлено трехпозиционное реле давления, электрически соединенное с электромагнитами трехпозиционного распределителя. Изобретение относится к области строительных и дорожных машин и может быть использовано на скреперах и на других мобильных машинах, имеющих седельно-сцепное устройство и упругую подвеску. Известна конструкция скрепера 1. Недостатком такой конструкции является большое потребление машиной мощности, а значит и топлива. Известна конструкция системы энергосбережения погрузчика 2, у которого подвеска рабочего оборудования осуществляется через узел, который при перемещении машины производит закачку масла в гидропневмоаккумулятор с последующим использованием накопленной энергии для подкрутки вала двигателя. Недостатком такой конструкции является относительно невысокое получение дополнительной энергии и наличие громоздкого качающего узла с пружинным механизмом. Цель изобретения - увеличение эффективности работы системы энергосбережения. Эта цель достигается тем, что у гидросистемы, включающей качающий узел, обратный клапан, блок гидропневмоаккумуляторов, распределитель, гидромотор, соединенный через обгонную муфту с коробкой отбора мощности в качестве качающих узлов использованы гидроцилиндры, одни из которых установлены в подвеске между рамой и мостом, а другие крепятся в зоне установки механизма поперечного качания тягача одним концом к стойке седельно-сцепного устройства, а вторым - к раме тягача, причем гидроцилиндры подвески гидравлически соединены через обратные клапаны одной гидролинией с гидробаком, а второй гидролинией через обратные клапаны, первый двухпозиционный распределитель и вентиль с блоком гидропневмоаккумуляторов, заряженных на разное давление, гидроцилиндры седельно-сцепного устройства соединены через обратные клапаны одной гидролинией с гидробаком, а второй гидролинией через обратные клапаны и вентиль с блоком гидропневмоаккумуляторов, который в свою очередь гидравлически соединен через второй двухпозиционный распределитель, редукционный клапан и трехпозиционный распределитель одной гидролинией с гидромотором, а второй - с гидронасосом гидросистемы машины, при этом вторая гидролиния блока гидропневмоаккумуляторов гидравлически соединена через вентиль и обратный клапан с регулируемым гидронасосом с ограничителем подачи, последний гидравлически соединен с дополнительным насосом и регулятором потока, дросселирующее устройство которого механически связано с педалью тормоза, под которой с возможностью механического взаимодействия с ней установлен концевой выключатель, который электрически соединен с электромагнитом второго двухпозиционного распределителя, а 2 6428 1 электромагнит первого двухпозиционного распределителя электрически соединен с концевым выключателем, установленным с возможностью взаимодействия с ковшом, причем в гидролинию между первым и вторым позиционными распределителями установлено трехпозиционное реле давления, электрически соединенное с электромагнитами трехпозиционного распределителя. Использование гидроцилиндров в качестве качающих узлов с установкой одних из них в подвеску, а вторых в седельно-сцепное устройство позволяет отказаться от включения в систему мощного пружинного узла, т.к. возврат в исходное положение гидроцилиндров подвески обеспечивают рессоры скрепера, а в седельносцепном устройстве сила тяжести тягача и металлоконструкции скрепера. Использование в системе обратных клапанов обеспечивает работу системы в качающем и всасывающем режимах одновременно при движении гидроцилиндров в любом направлении. Первый двухпозиционный распределитель обеспечивает блокировку работы подвески во время рабочего процесса, т.к. деформация подвески при изменении вертикального усилия на ноже скрепера приводит к неуправляемому заглублению и выглублению рабочего органа, а значит и к неуправляемому изменению на нем нагрузки и в результате к буксованию скреперного агрегата. Зарядка в блоке гидропневмоаккумуляторов на разное давление позволяет приблизить к линейности их общую характеристику. Наличие двух вентилей позволяет сохранять жидкость в гидропневмоаккумуляторах при длительной стоянке машины и в дальнейшем использовать, например, при запуске двигателя машины. Использование второго распределителя обеспечивает отключение системы подкрутки двигателя при торможении машины. Редукционный клапан обеспечивает выдачу на выходе потока жидкости с постоянным давлением. Использование трехпозиционного распределителя предусматривает, в случае значительного повышения давления в гидросистеме энергосбережения, направлять поток жидкости на два потребителя, что позволяет снизить давление в гидросистеме. Установка дополнительного насоса малой производительности обеспечивает запитку ограничителя подачи нагрузочного гидронасоса. Наличие регулятора потока, управляемого от педали тормоза, обеспечивает регулирование давления в гидролинии регулятора насоса, а значит и величину расхода насоса с ограничителем подачи и в итоге изменение потребляемой этим насосом мощности, т.е. торможение при помощи двигателя. Система энергосбережения скрепера показана на рисунке. Гидросистема состоит из качающих узлов 1 и 2, представляющих собой гидроцилиндры, причем гидроцилиндры 1 установлены в зоне соединения седельно-сцепного устройства с тягачом, а гидроцилиндры 2 устанавливаются в подвеску скрепера. Гидроцилиндры 1 через обратные клапаны 3, вентиль 4 соединены с блоком гидропневмоаккумуляторов 5, заряженных на различное давление. Гидроцилиндры 2 через обратные клапаны 6, двухпозиционный распределитель 7, вентиль 4 также соединены с блоком гидропневмоаккумуляторов 5. Кроме того, гидроцилиндры 1 через обратные клапаны 8, а гидроцилиндры 2 через обратные клапаны 9 соединены с гидробаком машины. Блок гидропневмоаккумуляторов 5 при помощи гидролинии 10 через вентиль 4, двухпозиционный распределитель 11, редукционный клапан 12 и трехпозиционный распределитель 13 соединен гидролинией 14 с дополнительным гидромотором 15, вал которого механически через обгонную муфту 16 связан с коробкой отбора мощности 17, а другой гидролинией 18 с насосом 19 гидросистемы машины. Второй гидролинией 20 блок гидропневмоаккумуляторов 5 гидравлически через вентиль 21 и обратный клапан 22 связан с регулируемым гидронасосом 23 с ограничителем подачи 24 ограничитель подачи гидравлически соединен с дополнительным насосом 25 малой производительности и регулятором потока 26, дросселирующее устройство которого механически связано с педалью тормоза 27. Под педалью тормоза 27 установлен концевой выключатель 28, который электрически связан с электромагнитом двухпозиционного распределителя 11. Для управления трехпозиционным распределителем 13 в систему установлено трехпозиционное реле давления 29. Управление электромагнитом двухпозиционного 3 6428 1 распределителя 7 осуществляется концевым выключателем 30, установленным в механизме опускания ковша. Кроме этого в системе установлен фильтр 31 и предохранительные клапаны 32, 33, 34, 35 и 36, предназначенные для защиты элементов гидросистемы от высоких давлений. Система энергосбережения машины работает следующим образом. В транспортном режиме при движении машины по неровностям происходит качание тягача в поперечной плоскости относительно металлоконструкции скрепера и жидкость попеременно из штоковой и поршневой полостей гидроцилиндров 1 через обратные клапаны 3, вентиль 4 поступает на зарядку блока гидропневмоаккумуляторов 5. Кроме того, происходит перемещение тягача относительно переднего моста и жидкость из гидроцилиндров 2 через обратные клапаны 6, двухпозиционный распределитель 7 и вентиль 4 поступает на зарядку блока гидропневмоаккумуляторов 5. При полной зарядке блока гидропневмоаккумуляторов 5 происходит срабатывание одного из контактов трехпозиционного реле давления 29 и запитывание электромагнита трехпозиционного распределителя 13, при этом жидкость из блока гидропневмоаккумуляторов 5 через вентиль 4, двухпозиционный распределитель 11, редукционный клапан 12 и трехпозиционный распределитель 13 поступает на вход гидромотора 15,осуществляя подвод дополнительной мощности через обгонную муфту 16 к валу коробки отбора мощности 17 и на вход гидронасоса 19 гидросистемы машины. По мере разрядки блока гидропневмоаккумуляторов 5 давление в гидролинии 10 снижается, происходит размыкание контактов реле давления 29 и обесточивание электромагнита трехпозиционного распределителя 13. Возвратная пружина перемещает золотник распределителя в нейтральное положение. В процессе копания необходимо блокировать подвеску скрепера для предупреждения самозатягивания или самовыталкивания рабочего органа. При опускании ковша скрепера происходит срабатывание концевого выключателя 30 и осуществляется запитка электромагнита двухпозиционного распределителя 7 и происходит блокировка цилиндров 2 подвески. При этом также происходит блокировка электромагнита трехпозиционного распределителя 13. Жидкость из гидроцилиндров 1 через обратные клапаны 3, вентиль 4 поступает в блок гидропневмоаккумуляторов 5. При срабатывании реле давления 29 происходит запитывание электромагнита распределителя 13 и жидкость из блока гидропневмоаккумуляторов 5 через распределитель 11, редукционный клапан 12 и трехпозиционный распределитель 13 поступает на вход насоса 19 гидросистемы машины. При снижении давления в гидролинии 10 происходит размыкание контактов реле давления 29 и обесточивание электромагнита распределителя 13. Возвратная пружина перемещает золотник распределителя 13 в нейтральное положение. При отсутствии управляющего воздействия оператора на педаль тормоза 27 жидкость из насоса 25 через открытый регулятор потока 26 и фильтр 31 идет на слив. При этом пружина ограничителя подачи 24 устанавливает практически нулевую подачу насоса 23, достаточную лишь для его смазки и охлаждения. При нажатии оператором на педаль тормоза 27 происходит уменьшение проходного сечения дросселирующего устройства регулятора потока 26 и жидкость от насоса 25 начинает поступать в ограничитель подачи 24. При этом происходит увеличение подачи насоса 23, а,следовательно, и мощности, необходимой на его привод, и тем самым осуществляется торможение вала двигателя. При нажатии на педаль тормоза 27 происходит срабатывание концевого выключателя 28 и запитка электромагнита распределителя 11 и осуществляется перекрытие гидролинии 10. Это позволяет исключить подвод дополнительной мощности к гидромотору 15, а, следовательно, и к валу двигателя. Кроме того, данная система может использоваться для запуска двигателя машины. Для этого в конце работы оператор нажатием на педаль тормоза при работающем двигателе увеличивает подачу насоса 23 и жидкость через обратный клапан 22 и вентиль 21 поступает 4 6428 1 в блок гидропневмоаккумуляторов 5. После зарядки оператор перекрывает вентили 4 и 20. При необходимости заводки двигателя машины оператор открывает вентиль 4 и при помощи рукоятки перемещает золотник распределителя 13. Жидкость из блока гидропневмоаккумуляторов 5 через вентиль 4, двухпозиционный распределитель 11, редукционный клапан 12 и трехпозиционный распределитель 13 поступает на вход гидромотора 15 и на вход гидронасоса 19 гидросистемы машины и осуществляет подкрутку вала двигателя. Данная система позволяет получить экономию топлива за счет подвода дополнительной мощности к валу двигателя, увеличить производительность за счет снижения времени торможения, а также осуществить заводку двигателя машины от блока гидропневмоаккумуляторов, что также экономит топливо при отключении двигателя во время простоя машины по организационным причинам. Источники информации 1. Забегалов Г.В., Ронинсон Э.Г. Бульдозеры, скреперы, автогрейдеры. - М. Высш. шк.,1991 - 334 с., рис. 11, стр. 24. 2.3136 С 1, 1999. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5