Устройство для улучшения операционных характеристик экскаватора по выемке грунта и выравниванию грунта

(51) 02 3/85 (2006.01) 02 3/43 (2006.01) 15 11/02 (2006.01) 15 13/043 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ гидравлически управляемый переключающий клапан (7). Выход гидравлического управления А 1 электромагнитного гидрораспределителя(4) сконфигурирован последовательно со входом гидравлического управления а 1 гидравлического переключающего клапана(7). Выход гидравлического управления А 2 электромагнитного гидрораспределителя(4) сконфигурирован последовательно с вводом пилотного контроля ХВа 2 многопортового гидрораспределителя (8). Порт слива рабочей жидкости Т 1 электромагнитного распределителя (4) соединен с баком рабочей жидкости (3). Гидрораспределитель левого рычага управления (6) сконфигурирован через выводпараллельно с вводами ХАа 2 и 1 пилотного управления распределителя-мультиплексора (8) и реагирующим на давление входом а 2 гидравлически управляемого переключающего клапана(7). Выход гидравлического управления 1 гидравлически управляемого переключающего клапана(7) соединен с вводом пилотного управления ХА 2 распределителя-мультиплексора (8), и выход слива рабочей жидкости Т 2 гидравлически управляемого переключающего клапана (7) соединен с баком рабочей жидкости (3). Устройство улучшает эффективность использования и удобство эксплуатации, одновременно снижая стоимость производства и стоимость эксплуатации с улучшением эффективности обслуживания.(73) ЭксСиЭмДжи ЭКСКАВАТОР МАШИНЕРИ КО., ЛТД(74) Русакова Нина Васильевна Жукова Галина Алексеевна Ляджин Владимир Алексеевич(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭКСКАВАТОРА ПО ВЫЕМКЕ ГРУНТА И ВЫРАВНИВАНИЮ ГРУНТА(57) Устройство для улучшения операционных характеристик экскаватора по выемке грунта и выравниванию грунта. Устройство содержит электромагнитный гидрораспределитель (4) и Настоящее изобретение относится к области технологии гидравлических устройств, включая устройства по выемке грунта и, в частности, к устройствам для улучшения операционных характеристик экскаватора по выемке грунта и выравниванию грунта. Предпосылки изобретения Гидравлический экскаватор широко используется в настоящее время при строительстве зданий для выполнения таких операций, как выемка и засыпка грунта при возведении фундаментов в жилищном строительстве,при прокладке трубопроводов,при строительстве систем водообеспечения в сельском хозяйстве. Преимущества экскаватора заключаются в гибкости и высокой эффективности выполнения работ. Гидравлический экскаватор оснащен главным образом такими компонентами, как рабочее устройство, поворотный механизм, механизм передвижения, поворотная платформа и устройство гидравлического управления. Поднимание и опускание стрелы, выдвижение и возвращение рукояти, вращение ковша и вращение поворотного устройства - все осуществляется управляющим устройством,которое управляет гидрораспределителем-мультиплексором для направления в нужную цепь рабочей жидкости,подаваемой гидравлическими насосами через гидравлическую систему. Операции, выполняемые экскаватором на строительной площадке, обычно включают комбинацию продолжительной операции по выемке грунта и операции по выравниванию грунта. Поэтому, при условии отсутствия влияния на эффективность, для оператора очень важны как операционные характеристики по выемке грунта,так и операционные характеристики планировки. Под так называемыми операционными характеристиками по выемке грунта понимается обширное общее суждение,касающееся стабильности, плавности и ответной реакции на маневр экскаватора в процессе проведения операций экскавации. Среди них плавность и ответная реакция на маневрирование наиболее важны для оператора. Надлежащее соотношение скоростей движения цилиндра стрелы и цилиндра рукояти экскаватора напрямую определяет операционные характеристики экскавации и напрямую связано с эффективностью использования экскаватора и опытом работы оператора. Наилучшее сочетание скоростей движения штоков цилиндров достигается путем управления открыванием/перекрыванием и степенью открытия золотника клапана гидравлического управления с помощью пилотного потока рабочей жидкости в гидравлической системе управления экскаватором. Клапан,соответствующий положению золотника,открывают для того, чтобы осуществить соединение с каналом рабочей жидкости от главного насоса. Управление выдвижением и возвращением, а также скоростью движения штока цилиндра достигается путем подключения соответствующих каналов рабочей жидкости и путем управления скоростями подачи рабочей жидкости через эти каналы. 2 У обычного экскаватора во время выполнения операций по выемке грунта рабочий инструмент имеет большое ускорение. Внезапная остановка при высокой скорости или внезапный старт часто сопровождаются большой вибрацией и раскачиванием всего экскаватора, которые влияют на удобство и плавность операций по выемке грунта экскаватором и повышают утомляемость оператора,воздействуя таким образом на эффективность эксплуатации. Срок службы экскаватора,работающего в таких условиях, снижается. Кроме того, частые переключения гидравлического насоса между ненагруженными состояниями и состояниями высокой нагрузки повышают нагрузку на двигатель. Растет как потребление топлива так и стоимость обслуживания. После характеристик по выемке грунта наиболее важными являются характеристики экскаватора по выполнению операций выравнивания грунта,которые используются главным образом при следующих условиях работы выемка траншей для укладки труб выравнивание грунта, обработка откосов и т.п. В широко применяемых технологиях операционные характеристики экскаватора в отношении выравнивания грунта могут быть напрямую связаны с параметрами конструкции экскаватора. Как только разработка изделия завершена,скорости движения штоков гидроцилиндров стрелы, рукояти и ковша фиксированы. Поэтому при выполнении операций по выравниванию скорости движения стрелы,рукояти и ковша являются постоянными параметрами. Широко используемые экскаваторы имеют следующие проблемы при выполнении операции выравнивания грунта подъем стрелы выполняется слишком быстро, скорость возвратнопоступательного движения рукояти недостаточна скорость движения ковша не согласована и не синхронизирована с совместным движением стрелы и рукояти. Таким образом, выполнение операции выравнивания затрагивается напрямую. При выполнении операции выравнивания главной причиной медленного подъема стрелы является то, что в обычной конструкции для увеличения скорости выборки грунта ковшом выбран способ подачи рабочей жидкости с использованием слияния потока сдвоенного насоса. При подаче рабочей жидкости сдвоенным насосом рабочая жидкость одновременно поступает в гидроцилиндр стрелы, в гидроцилиндр рукояти и в гидроцилиндр ковша. Когда экскаватор выполняет операцию подъема при выборке грунта или рытье траншеи, из-за того, что большое количество рабочей жидкости израсходовано ранее, при включении гидроцилиндра ковша, количество рабочей жидкости, подаваемой в гидроцилиндр стрелы, снижено, что приводит к несогласованности скоростей движения. Казалось бы, прямое добавление соответствующего клапана управления потоком в контур цилиндра стрелы, цилиндра рукояти и цилиндра ковша также могло бы до некоторой степени скорректировать влияние работающего элемента на совместную работу всех элементов для того, чтобы смягчить проблему несоответствия скоростей. Однако из-за того, что размер отверстия для управления потоком практически трудно определим,эффект,полученный при использовании этого метода, не дает универсального способа решения проблемы. Кроме того, этот способ повышает сложности и трудности при конструировании и сборке трубопроводного контура и требует отдельной управляющей гидросистемы для управления клапаном. Краткое описание предмета изобретения Технические решения Для решения описанных выше проблем,имеющихся в общеприменяемой технике, в настоящем изобретении предлагается устройство для улучшения операционных характеристик экскаватора по выборке грунта и выравниванию грунта с целью повышения удобства в процессе выполнения операции по выемке грунта и операции выравнивания грунта без негативного влияния на эффективность эксплуатации. Для достижения вышеуказанной цели в настоящем изобретении предлагается устройство для улучшения операционных характеристик экскаватора по выемке грунта и планировке. Раскрываемое устройство содержит сдвоенный гидравлический насос, шестеренный насос, бак рабочей жидкости, гидрораспределитель правого рычага управления, гидрораспределитель левого рычага управления,гидрораспределительмультиплексор,гидроцилиндр рукояти и гидроцилиндр стрелы. Сдвоенный гидравлический насос и шестеренный насос сконфигурированы в группу с помощью механического соединяющего средства и затем подсоединены к каналу ввода рабочей жидкости В 1. Другой конец канала ввода рабочей жидкости В 1 подсоединен к баку рабочей жидкости. Каналы для рабочей жидкости Р 1 и Р 2 сдвоенного гидравлического насоса подсоединены ко входному порту гидрораспределителямультиплексора. Аа 1 распределителямультиплексора соединен с поршневой полостью гидроцилиндра рукояти. Ва 1 распределителямультиплексора подсоединен к штоковой полости гидроцилиндра рукояти А 1 распределителямультиплексора подсоединен к поршневой полости цилиндра стрелы В 1 распределителямультиплексора подсоединен к штоковой полости гидроцилиндра стрелы. Порт 2 слива рабочей жидкости распределителя-мультиплексора подсоединен к баку рабочей жидкости. Выход шестеренного насоса А 3 для рабочей жидкости управления сконфигурирован параллельно соответственно свводом гидрораспределителя правого рычага управления ивводом гидрораспределителя левого рычага управления.вывод гидрораспределителя правого рычага управления сконфигурирован параллельно с Т выводом гидрораспределителя левого рычага управления и затем соединен с баком рабочей жидкости. Предлагаемое устройство содержит также гидрораспределитель с электромагнитным управлением и гидравлически управляемый переключающий клапан. Гидрораспределитель правого рычага управления сконфигурирован через вывод(СТРЕЛА ВВЕРХ) параллельно со входом гидравлического управления Р 1 электромагнитного гидрораспределителя и входом пилотного контроля распределителямультиплексора. Гидрораспределитель левого рычага управления сконфигурирован через вывод(РУКОЯТЬ ВЫГРУЗКА) параллельно входу гидравлического управления Р 2 электромагнитного гидрораспределителя и вводу пилотного управленияраспределителямультиплексора. Выход гидравлического управления А 1 электромагнитного гидрораспределителя сконфигурирован последовательно со входом гидравлического управления а 1 гидравлического распределителя. Выход гидравлического управления А 2 электромагнитного гидрораспределителя сконфигурирован последовательно с вводом пилотного управления ХВа 2 многопортового гидрораспределителя. Выход слива рабочей жидкости Т 1 электромагнитного гидрораспределителя соединен с баком рабочей жидкости. Гидрораспределитель левого рычага управления сконфигурирован через выход(РУКОЯТЬ РАБОЧИЙ ХОД) параллельно с выходами ХАа 2 ипилотного управления распределителя-мультиплексора и реагирующим на давление входом а 2 гидравлически управляемого переключающего клапана. Выход гидравлического управления 1 гидравлически управляемого переключающего клапана соединен с вводом пилотного управления ХА 2 распределителямультиплексора. Выход слива рабочей жидкости Т 2 гидравлически управляемого селекторного распределителя соединен с баком рабочей жидкости. Принцип действия Добавлен ряд регулируемых давлением гидравлически управляемых переключающих клапанов, выполненных на основе широко распространенных технологий. Соединение или отсоединение соответствующих цепей управления выполняется путем изменения направления пропускания гидравлически управляемого переключающего клапана, изменяя таким образом неизменный в общепринятой технологии режим слияния потоков при подаче рабочей жидкости. Путем изменения режима слияния потоков достигается приемлемое распределение потока главного насоса. При этом улучшается эффективность использования потока главного насоса во время нахождения рукояти в режиме экскавации,улучшается также эффективность использования мощности двигателя. Путем выборочного подключения или отключения режима слияния потоков рабочей жидкости в цепи управления стрелой уменьшаются гидравлические удары при поднятии стрелы, тем самым улучшаются условия работы оператора во время выполнении операции. Оператор может сам делать выбор между режимом экскавации и режимом планировки. 3 Электромагнитный гидрораспределитель используется, чтобы изменять цепь управления слиянием потоков для того, чтобы избирательно улучшить функцию быстрого возвратнопоступательного движения рукояти, требуемого для операций планировки, снижая в то же время поток рабочей жидкости в цепь подъема стрелы. Это снижает гидравлические удары, улучшает условия работы при выполнении операции планировки и наилучшим результатам при приводит к минимальном уровне сложности. Промышленное использование и полезный эффект Полезный эффект настоящего изобретения включает следующее. В операции экскавации и операции планировки различные действия можно выполнять синхронизированно и координированно. Могут быть улучшены эффективность использования и удобство эксплуатации экскаватора при одновременном снижении стоимости производства и стоимости эксплуатации, а также при существенном улучшении эффективности обслуживания. Краткое описание фигур Фиг.1 представляет собой схему,иллюстрирующую гидравлический процесс согласно различным воплощениям изобретения Фиг.2 представляет собой схему,иллюстрирующую направления потоков в каналах рабочей жидкости в стандартном режиме экскавации, когда гидравлически управляемый переключающий клапан не меняет направления, в соответствии с различными воплощениями изобретения Фиг.3 представляет собой схему,иллюстрирующую направления потоков в каналах рабочей жидкости в стандартном режиме экскавации, когда гидравлически управляемый переключающий клапан меняет направление, в соответствии с различными воплощениями изобретения Фиг.4 представляет собой схему,иллюстрирующую направления потоков в каналах рабочей жидкости в режиме планировки во время выполнения рукоятью операции экскавации, в соответствии с различными воплощениями изобретения и Фиг.5 представляет собой схему,иллюстрирующую направления потоков в каналах рабочей жидкости в режиме планировки во время выполнения рукоятью операции качания, в соответствии с различными воплощениями изобретения. Список обозначений 1 сдвоенный гидравлический насос 2 шестеренный насос 3 бак рабочей жидкости 4 электромагнитный гидрораспределитель 5 гидрораспределитель правого рычага управления 6 гидрораспределитель левого рычага управления 7 гидравлически управляемый переключающий клапан 8 гидрораспределитель- мультиплексор 9 гидроцилиндр рукояти 10 гидроцилиндр стрелы. Подробное описание 4 Далее будут делаться детальные ссылки на типовые воплощения настоящего изобретения,которые проиллюстрированы в сопровождающих фигурах. Как показано на Фиг.1-5, устройство по настоящему изобретению содержит сдвоенный гидравлический насос 1, шестеренный насос 2, бак рабочей жидкости 3, гидрораспределитель правого рычага управления 5, гидрораспределитель левого рычага управления 6,гидрораспределительмультиплексор 8, гидроцилиндр рукояти 9 и гидроцилиндр стрелы 10. Сдвоенный гидравлический насос 1 и шестеренный насос 2 скомпонованы в группу с помощью механического соединяющего средства и затем соединены с каналом ввода рабочей жидкости В 1. Другой конец канала ввода рабочей жидкости В 1 соединен с баком рабочей жидкости 3. Каналы рабочей жидкости 1 и Р 2 сдвоенного гидравлического насоса 1 подсоединены к входному порту гидрораспределителя-мультиплексора 8. Аа 1 гидрораспределителя-мультиплексора 8 соединен с поршневой полостью гидроцилиндра рукояти 9, Ва 1 распределителя-мультиплексора 8 соединен со штоковой полостью гидроцилиндра рукояти 9 А 1 распределителя-мультиплексора 8 соединен с поршневой полостью гидроцилиндра стрелы 10 и В 1 распределителя-мультиплексора 8 соединен со штоковой полостью гидроцилиндра стрелы 10. Порт слива рабочей жидкости 2 распределителямультиплексора 8 соединен с баком рабочей жидкости 3. Выход А 3 шестеренного насоса 2 для рабочей жидкости управления сконфигурирован параллельно свводом гидрораспределителя правого рычага управления 5 ивводом гидрораспределителя левого рычага управления 6 соответственно. Выводгидрораспределителя правого рычага управления 5 сконфигурирован параллельно с выводомгидрораспределителя левого рычага управления 6 и затем соединен с баком рабочей жидкости 3. Предлагаемое устройство также содержит электромагнитный гидрораспределитель 4 и гидравлически управляемый переключающий клапан 7. Гидрораспределитель правого рычага управления 5 сконфигурирован через выводпараллельно входу гидравлического управления Р 1 электромагнитного гидрораспределителя 4 и входу пилотного управленияраспределителямультиплексора 8. Гидрораспределитель левого рычага управления 6 сконфигурирован через вывод параллельно со входом гидравлического управления Р 2 электромагнитного гидрораспределителя 4 и выходом 1 пилотного управления распределителя-мультиплексора 8. Выход гидравлического управления А 1 электромагнитного гидрораспределителя 4 сконфигурирован последовательно со входом гидравлического управления а 1 гидравлического клапана 7. Выход гидравлического управления А 2 электромагнитного гидрораспределителя 4 сконфигурирован последовательно с выводом ХВа 2 пилотного управления многопортового гидрораспределителя 8. Выход слива рабочей жидкости Т 1 электромагнитного гидрораспределителя 4 соединен с баком рабочей жидкости 3. Гидрораспределитель левого рычага управления 6 сконфигурирован через выходпараллельно с выводами ХАа 2 ипилотного контроля распределителямультиплексора 8 и реагирующим на давление входом а 2 гидравлически управляемого переключающего клапана 7. Выход гидравлического управления 1 гидравлически управляемого переключающего клапана 7 соединен с вводом пилотного управления ХА 2 распределителямультиплексора 8. Выход слива рабочей жидкости Т 2 гидравлически управляемого переключающего клапана 7 соединен с баком рабочей жидкости 3. Электрический сигнал, управляющий выходом электромагнитного гидрораспределителя(4),поступает от контроллера. Переключение между режимами соединения и отсоединения электромагнитного гидрораспределителя(4) достигается через команды оператора. Когда контроллер посылает сигнал соединить электромагнитный гидрораспределитель(4) отсоединяет контур слияния потоков цепи поднятия стрелы и повышает слияние потоков цепи качания рукояти, чтобы достичь режима планировки. Когда контроллер посылает сигнал отсоединить электромагнитный гидрораспределитель(4),золотник распределителя возвращается в среднее положение, контур слияния потоков цепи подъема стрелы восстанавливается, а контур слияния потоков цепи качания рукояти отсоединяется, чтобы перейти в режим стандартной экскавации. При входе в стандартный режим экскавации выход определения давления гидравлически управляемого переключающего клапана(7) детектирует управляющий сигнал давления экскавации рукояти. Когда контрольное значение давления экскавации рукояти меньше, чем давление,необходимое для изменения направления гидравлически управляемого переключающего клапана(7),гидравлически управляемый переключающий клапан (7) не меняет направления. Рабочая жидкость в канале пилотного управления,управляющая гидроцилиндром стрелы (10) и гидроцилиндром рукояти (9), полностью подается сдвоенным насосом после слияния потоков. Когда контрольное значение давления экскавации рукояти достигает давления, необходимого для изменения направления гидравлически управляемого переключающего клапана,гидравлически управляемый переключающий клапан (7) меняет направление, канал слияния потоков цепи управления стрелой отсоединяется, и рабочая жидкость независимо подается к стреле одним насосом, в то время как контур слияния потоков сдвоенного насоса цепи экскавации рукояти сохраняется. Таким образом достигается эффективность использования энергии гидравлического насоса, и рабочая жидкость гидравлического насоса в большей степени отводится к цилиндру рукояти для выполнения операции экскавации. При входе в режим планировки оператор может изменять режим управления, посылая команду контроллера на изменение направления к электромагнитному гидрораспределителю (4) через кнопку оператора. После получения команды электромагнитный гидрораспределитель (4) меняет направление, канал рабочей жидкости пилотного контроля меняет назначение слияния потоков сдвоенного насоса, рабочая жидкость контура слияния потоков цепи управления поднятием стрелы (например, стержень поршня цилиндра стрелы движется наружу) отсоединена и заменена на использование подачи рабочей жидкости от одного насоса, экскавация рукояти (например,стержень поршня цилиндра рукояти 9 движется наружу) остается под напором слияния потоков от сдвоенного насоса и, со слиянием потоков сдвоенного насоса, прохождение рабочей жидкости в цепи качания рукояти (например, стержень поршня цилиндра рукояти 9 возвращается) повышается. Скорость возврата цилиндра рукояти повышается, при этом достигается большая скорость возвратно-поступательного движения рукояти при выполнении операции планировки. Так как слияние потоков для поднятия стрелы отменено и поднятие стрелы стабильно, влияние движения рукояти на стрелу снижено, чем достигается удовлетворение требованию плавной и точной операции выравнивания грунта. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для улучшения операционных характеристик экскаватора по выемке грунта и выравниванию грунта устройство содержит сдвоенный гидравлический насос(1),шестеренный насос (2), бак рабочей жидкости (3),гидрораспределитель правого рычага управления(5), гидрораспределитель левого рычага управления(10),где сдвоенный гидравлический насос (1) и шестеренный насос (2) сконфигурированы в группу с помощью механического соединяющего устройства и затем подсоединены к каналу ввода рабочей жидкости В 1, другой конец канала ввода рабочей жидкости В 1 подсоединен к баку рабочей жидкости (3), каналы рабочей жидкости Р 1 и Р 2 сдвоенного гидравлического насоса(8), распределителя-мультиплексора (8) соединен с поршневой полостью гидроцилиндра рукояти (9), распределителя-мультиплексора(8) подсоединен к штоковой полости гидроцилиндра рукояти (9), А 1 распределителя-мультиплексора (8) подсоединен к поршневой полости цилиндра стрелы(10), и В 1 распределителя-мультиплексора (8) подсоединен к штоковой полости цилиндра стрелы(10),порт слива рабочей жидкости 2 5 распределителя-мультиплексора (8) подсоединен к баку рабочей жидкости (3), выход А 3 шестеренного насоса (2) для рабочей жидкости управления сконфигурирован параллельно свводом гидрораспределителя правого рычага управления (5) ивводом гидрораспределителя левого рычага управления(6) соответственно, вывод гидрораспределителя правого рычага управления (5) сконфигурирован параллельно свыводом гидрораспределителя левого рычага управления (6) и затем соединен с баком рабочей жидкости (3) и где устройство дополнительно содержит электромагнитный гидрораспределитель (4) и гидравлически управляемый переключающий клапан (7), так что гидрораспределитель правого рычага управления (5) сконфигурирован через выводпараллельно со входом Р 1 электромагнитного гидрораспределителя (4) и вводом пилотного контроля 1 распределителямультиплексора (8), гидрораспределитель левого рычага управления (6) сконфигурирован через вывод параллельно входу гидравлического управления Р 2 электромагнитного гидрораспределителя (4) и вводу пилотного управления 1 распределителя-мультиплексора(8) выход гидравлического управления А 1 электромагнитного гидрораспределителя(4) сконфигурирован последовательно со входом гидравлического управления 1 гидравлического переключающего клапана(4) сконфигурирован последовательно с вводом пилотного управления ХВа 2 распределителя-мультиплексора (8), порт слива рабочей жидкости Т 1 электромагнитного распределителя (4) соединен с баком рабочей жидкости (3), гидрораспределитель левого рычага управления (6) сконфигурирован через выводпараллельно с вводами ХАа 2 и 1 пилотного управления распределителямультиплексора (8) и реагирующим на давление входом а 2 гидравлически управляемого переключающего клапана(7),выход гидравлического управления 1 гидравлически управляемого переключающего клапана(7) соединен с вводом пилотного управления ХА 2 распределителя-мультиплексора (8), и выход слива рабочей жидкости Т 2 гидравлически управляемого переключающего клапана (7) соединен с баком рабочей жидкости (3).