гидравлический привод вывешивания и горизонтирования грузовой платформы

Формула изобретения

1. Гидравлический привод вывешивания и горизонтирования грузовой платформы, содержащий гидроопоры, установленные на грузовой платформе, дозатор возвратно-поступательного движения, реверсивный распределитель, первое выходное отверстие которого сообщено с дозатором возвратно-поступательного движения, а второе выходное отверстие сообщено магистралью со штоковыми полостями гидроопор, управляемые обратные клапаны, надклапанные полости которых сообщены с гидроопорами, и дополнительный распределитель, сообщенный с поршеньковыми и штоковыми полостями управляемых обратных клапанов, отличающийся тем, что он снабжен челночным клапаном, установленным в магистраль между штоковыми полостями гидроопор и вторым выходным отверстием реверсивного распределителя, причем выходное отверстие челночного клапана сообщено со штоковыми полостями гидроопор, а одно из его входных отверстий - со вторым выходным отверстием реверсивного распределителя, при этом другое входное отверстие челночного клапана сообщено дополнительной магистралью со штоковыми полостями управляемых обратных клапанов.

2. Гидравлический привод по п.1, отличающийся тем, что он снабжен перепускным клапаном, подключенным к выходному отверстию челночного клапана.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к гидравлическим приводам, и может быть использовано в подъемно-транспортных механизмах для вывешивания (подъема) и горизонтирования грузовых платформ, расположенных на неподвижной площадке.

Известен гидравлический привод перемещения грузовой платформы, содержащий гидроопоры, установленные на платформе и связанные магистралями с дозатором возвратно-поступательного движения, реверсивным распределителем и источником питания (авт. св. SU №602697, МПК² F 15 В 11/22, 1978 г.). Количество секций дозатора равно количеству гидроопор. В магистрали, связывающие гидроопоры с дозатором, включены золотники горизонтирования, соединенные с баком. Горизонтирование платформы, содержащей четыре установленные по ее углам гидроопоры, осуществляется путем синхронного перемещения вверх сначала одной, а затем второй пары смежных гидроопор при одновременном переключении соответствующих пар золотников горизонтирования.

Недостатком известного привода является то, что для вывешивания и горизонтирования грузовой платформы требуется дозатор больших габаритов и массы, так как объем каждой секции дозатора определяется суммой объемов, потребных на холостой ход гидроопор (выпуск штоков до контакта с опорной площадкой или втягивание штоков), на рабочий ход гидроопор при подъеме (опускании) платформы и на рабочий ход гидроопор при ее горизонтировании.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков с заявляемым изобретением является гидравлический привод вывешивания и горизонтирования грузовой платформы по патенту RU №2103566, МПК⁶ F 15 В 11/22, 1998 г. Этот привод содержит гидроопоры, установленные на платформе, дозатор возвратно-поступательного движения, реверсивный распределитель и источник питания, связанные магистралями, управляемые обратные клапаны, надклапанные полости которых сообщены с гидроопорами, и дополнительный распределитель, соединенный с источником питания и с поршеньковыми и штоковыми полостями упомянутых клапанов. Привод снабжен золотниками горизонтирования, связанными с источником питания, баком и поршеньковыми полостями управляемых обратных клапанов. К источнику питания подключен предохранительный клапан, давление настройки которого превышает рабочее давление, развиваемое источником питания при подъеме платформы. Количество секций дозатора равно количеству гидроопор. Объем каждой секции дозатора определяется суммой объемов, потребных на рабочий ход гидроопор при подъеме (опускании) платформы и на рабочий ход гидроопор при ее горизонтировании.

Недостатком известного привода является большое время его работы при переводе платформы из исходного (транспортировочного) положения в рабочее, определяемое как временем вывешивания и горизонтирования платформы, так и временем холостого хода штоков гидроопор до контакта с опорной площадкой. Недостатком известного привода являются также большие энергозатраты при выполнении операции опускания платформы, поскольку на данной операции источник питания работает в режиме максимальной мощности, определяемой давлением настройки предохранительного клапана.

Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является сокращение периода работы гидравлического привода вывешивания и горизонтирования грузовой платформы при переводе ее из исходного (транспортировочного) положения в рабочее, а также снижение энергозатрат при опускании грузовой платформы.

Решение указанной задачи обеспечивается тем, что известный гидравлический привод вывешивания и горизонтирования грузовой платформы, содержащий гидроопоры, установленные на грузовой платформе, дозатор возвратно-поступательного движения, реверсивный распределитель, первое выходное отверстие которого сообщено с дозатором возвратно-поступательного движения, а второе выходное отверстие сообщено магистралью со штоковыми полостями гидроопор, управляемые обратные клапаны, надклапанные полости которых сообщены с гидроопорами, и дополнительный распределитель, сообщенный с поршеньковыми и штоковыми полостями управляемых обратных клапанов, согласно изобретению снабжен челночным клапаном, установленным в магистраль между штоковыми полостями гидроопор и вторым выходным отверстием реверсивного распределителя. Выходное отверстие челночного клапана сообщено со штоковыми полостями гидроопор, а одно из его входных отверстий - со вторым выходным отверстием реверсивного распределителя. При этом другое входное отверстие челночного клапана сообщено дополнительной магистралью со штоковыми полостями управляемых обратных клапанов. Такое исполнение гидравлического привода позволяет сократить период работы привода вывешивания и горизонтирования грузовой платформы при переводе грузовой платформы из исходного положения в рабочее благодаря сокращению продолжительности операции выпуска штоков гидроопор вхолостую.

Вместе с этим гидравлический привод содержит перепускной клапан, подключенный к выходному отверстию челночного клапана. Такое решение позволяет значительно снизить затраты мощности при выполнении операции опускания платформы.

На чертеже представлена принципиальная гидросхема привода вывешивания и горизонтирования грузовой платформы.

Гидравлический привод вывешивания и горизонтирования грузовой платформы содержит гидроопоры 1-4, установленные на грузовой платформе 5 и связанные магистралями 6 с полостями 7-10 дозатора возвратно-поступательного движения 11. В магистрали 6 включены односторонние гидрозамки 12, предназначенные для фиксации грузовой платформы 5 в поднятом положении. Полости 13 дозатора 11 соединены с первым выходным отверстием реверсивного (трехпозиционного) распределителя 14, служащего для изменения направления движения указанных гидроопор и дозатора. Второе выходное отверстие распределителя 14 через магистраль 15 связано со штоковыми полостями 16 гидроопор 1-4 и с управляющими полостями гидрозамков 12. Входное и сливное отверстия упомянутого распределителя сообщены соответственно с насосом 17 и баком 18. Количество полостей дозатора 11, обозначенных на чертеже позициями 7-10, и количество полостей, обозначенных позицией 13, соответствуют количеству гидроопор.

С помощью дросселя с обратным клапаном 19 обеспечиваются ограничение скорости опускания грузовой платформы 5 и свободное пропускание рабочей жидкости от насоса 17 к дозатору 11 при подъеме и горизонтировании платформы. К полостям 7-10 дозатора 11, связанным магистралями 6 с гидроопорами 1-4, подсоединены своими надклапанными полостями 20 управляемые обратные клапаны (УОК) 21-24. Количество УОК равно количеству гидроопор. Штоковые 25 и поршеньковые 26 полости УОК 21-24 через дополнительный (трехпозиционный) распределитель 27 соединены с насосом 17 и баком 18. К выходной магистрали насоса 17, связанной с распределителями 14 и 27, подключен предохранительный клапан 28, давление настройки которого несколько больше давления, развиваемого насосом 17 при подъеме грузовой платформы 5.

В магистраль между штоковыми полостями гидроопор 1-4 и вторым выходным отверстием реверсивного распределителя 14 установлен челночный клапан 29, причем выходное отверстие последнего соединено со штоковыми полостями 16 гидроопор 1-4, а одно из входных отверстий - со вторым выходным отверстием реверсивного распределителя 14. Другое входное отверстие челночного клапана 29 сообщено дополнительной магистралью 30 со штоковыми полостями 25 УОК 21-24. К выходному отверстию челночного клапана 29 подключен перепускной клапан 31, давление настройки которого превышает величину давления, потребного для операции холостого выпуска штоков гидроопор 1-4 до контакта с опорной площадкой (грунтом) перед подъемом грузовой платформы 5, но меньше величин рабочего давления в этих гидроопорах при ее подъеме.

Конструктивные параметры гидрозамков 12 (диаметр управляющего поршенька, диаметр штока и диаметр седла корпуса) назначаются из условий открытия и гарантированного удержания этих гидрозамков в открытом положении под действием давления в их управляющих полостях, равного давлению настройки перепускного клапана 31, при выполнении операции опускания платформы 5.

Двухпозиционные золотники горизонтирования 32-35 своими входными отверстиями соединены с насосом 17, выходными отверстиями - с поршеньковыми полостями 26 УОК 21-24, а сливными - с баком 18. Количество золотников горизонтирования равно количеству гидроопор. С помощью челночных клапанов 36 исключается работа насоса 17 на холостом ходу при переключении распределителя 27 или двухпозиционных золотников горизонтирования 32-35 в правую позицию (по чертежу). Гидравлический привод содержит также фильтры и устройство для разгрузки насоса (на чертеже не показаны).

В другом варианте осуществления изобретения гидравлический привод вывешивания и горизонтирования грузовой платформы может содержать только три гидроопоры (на чертеже не показано).

Гидравлический привод вывешивания и горизонтирования грузовой платформы работает следующим образом.

В исходном положении все распределители занимают позиции, как показано на чертеже. После запуска насоса 17 дополнительный распределитель 27 переключают в левую позицию, соединяя насос 17 через УОК 21-24, полости 7-10 дозатора 11 и магистрали 6 с поршневыми полостями гидроопор 1-4. Практически одновременно с переключением указанного распределителя шарик челночного клапана 29 под действием давления, развиваемого насосом 17, перемещается в левое положение (по чертежу), сообщая штоковые полости 16 гидроопор 1-4 через магистрали 15 и 30 со штоковыми полостями 25 УОК 21-24. Штоки гидроопор 1-4 движутся вниз в несинхронном режиме вхолостую. При этом в поршневые полости гидроопор 1-4 рабочая жидкость (масло) поступает как от насоса 17, так и из штоковых полостей 16 гидроопор 1-4, что обусловливает опускание их штоков с максимально возможной скоростью и, соответственно, минимизацию периода выполнения данной операции. Для случая поочередного опускания штоков гидроопор 1-4 скорость движения каждого штока определяется производительностью насоса 17 и площадью поперечного сечения штока. Давление, развиваемое насосом 17, невелико и определяется гидравлическими потерями в элементах привода и силами трения в гидроопорах 1-4.

После того, как штоки всех гидроопор 1-4 коснутся опорной площадки (грунта), давление в гидроприводе повышается до величины, на которую настроен перепускной клапан 31. При срабатывании указанного клапана подается сигнал на возвращение дополнительного распределителя 27 в исходную среднюю позицию.

Для выполнения операции вывешивания (подъема) грузовой платформы 5 реверсивный распределитель 14 переключают в левую позицию и масло от насоса 17 через распределитель 14 и обратный клапан 19 поступает в полости 13 дозатора 11, осуществляя движение его поршней вправо. Из полостей 7-10 дозатора 11 масло вытесняется в поршневые полости гидроопор 1-4, перемещая их вверх в синхронном режиме. Из штоковых полостей 16 гидроопор 1-4 масло через магистраль 15, челночный клапан 29 и дополнительный распределитель 27 сливается в бак 18.

Горизонтирование грузовой платформы 5 в процессе подъема производится последовательно по ее сторонам путем включения и выключения соответствующих пар золотников горизонтирования 32-35 (при включенном реверсивном распределителе 14).

Для горизонтирования грузовой платформы 5 относительно, например, стороны АВ золотники горизонтирования 32 и 33 включают в правую позицию, соединяя насос 17 (в результате перемещения шариков челночных клапанов 36 в левое положение) с поршеньковыми полостями 26 УОК 21 и 22. Указанные клапаны открываются, соединяя полости 7 и 8 дозатора 11 через открытые УОК 21, 22 и дополнительный распределитель 27 с баком 18. Гидроопоры 1 и 2 останавливаются. Из полостей 9 и 10 дозатора 11 масло продолжает поступать в поршневые полости гидроопор 3 и 4, осуществляя тем самым поворот грузовой платформы 5 относительно стороны АВ. По достижении заданной точности горизонтирования золотники 32, 33 выключают и УОК 21, 22 закрываются. При этом масло из всех правых полостей 7-10 дозатора 11 поступает только в поршневые полости гидроопор 1-4, производя тем самым дальнейший подъем грузовой платформы 5.

После подъема грузовой платформы 5 на заданную высоту реверсивный распределитель 14 переключают в исходную среднюю позицию, а насос 17 выключают. Грузовая платформа 5 останавливается. Нагрузка от ее веса воспринимается давлением масла, запертого в поршневых полостях гидроопор 1-4 гидрозамками 12.

Для опускания грузовой платформы 5 в режиме синхронного движения гидроопор 1-4 после запуска насоса 17 реверсивный распределитель 14 переключают в правую позицию, соединяя насос 17 (в результате перемещения шарика челночного клапана 29 в правое положение) со штоковыми полостями 16 гидроопор 1-4, с перепускным клапаном 31 и с поршеньковыми полостями гидрозамков 12. Последние открываются и грузовая платформа 5 под действием своего веса и давления в штоковых полостях 16 гидроопор 1-4 перемещается вниз. При этом масло, вытесняемое из поршневых полостей гидроопор 1-4, поступает по магистралям 6 в полости 7-10 дозатора 11, перемещая его поршни влево. Из полостей 13 дозатора 11 масло через дроссель 19 и реверсивный распределитель 14 поступает в бак 18. Скорость опускания платформы 5 определяется настройкой дросселя 19. После того, как одна из сторон грузовой платформы 5 (например, сторона АВ) закончит движение вниз, платформа начнет поворачиваться относительно неподвижной стороны АВ, стремясь занять положение, соответствующее исходному положению перед подъемом. В этот период масло поступает в полости 7-10 дозатора 11 как вследствие опускания стороны СД (перемещения вниз корпусов гидроопор 3, 4), так и вследствие начала втягивания штоков гидроопор 1, 2.

В процессе опускания грузовой платформы 5 избыток производительности насоса 17 через перепускной клапан 31 поступает в бак 18. Затраты мощности при этом невелики, поскольку давление, развиваемое насосом 17 на данной операции, определяется давлением настройки перепускного клапана 31, которое существенно меньше давления настройки предохранительного клапана 28.

После подхода поршней дозатора 11 в крайнее левое положение (когда грузовая платформа 5 занимает положение, соответствующее исходному положению перед подъемом) подается сигнал на выполнение операции втягивания штоков гидроопор 1-4 вхолостую в исходное верхнее положение. Дополнительный распределитель 27 переключают в правую позицию, соединяя насос 17 через челночные клапаны 36 (в результате перемещения их шариков в правое положение) с поршеньковыми полостями 26 УОК 21-24. Последние открываются и штоки гидроопор 1-4 под действием давления масла в их штоковых полостях 16 не синхронно перемещаются вверх. Из поршневых полостей гидроопор 1-4 масло через открытые гидрозамки 12, магистрали 6, полости 7-10 дозатора 11, открытые УОК 21-24 и дополнительный распределитель 27 сливается в бак 18.

После полного втягивания всех штоков гидроопор 1-4 реверсивный распределитель 14 и дополнительный распределитель 27 возвращают в исходную среднюю позицию, УОК 21-24 и гидрозамки 12 закрываются, а насос 17 выключается.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает сокращение периода работы гидравлического привода вывешивания и горизонтирования грузовой платформы при переводе ее из исходного (транспортировочного) положения в рабочее благодаря уменьшению времени выполнения операции выпуска штоков гидроопор вхолостую до контакта с опорной площадкой, а также снижение затрат мощности при выполнении операции опускания платформы.

Для подтверждения эффективности предлагаемого гидропривода по сравнению с известным гидроприводом по патенту RU №2103566 рассмотрим численный пример.

Исходные данные:

1. Площадь S_ш поперечного сечения штока гидроопоры в 2 раза меньше площади S ее поршня

S_ш=0,5·S.

2. Величина хода L_х гидроопор при их выпуске вхолостую до контакта с опорной площадкой равна величине их хода L_пг при подъеме и горизонтировании грузовой платформы

L_х=L_пг=L.

3. Величина давления р_о в поршневых полостях гидроопор, определяемая весом грузовой платформы, равна

р_о=14 МПа.

4. В процессе выполнения операции выпуска штоков гидроопор вхолостую их выдвижение осуществляется поочередно.

В известном гидроприводе при указанных исходных данных скорость выдвижения каждого штока вхолостую определяется по формуле

где Q - производительность насоса,

а продолжительность операции выпуска штоков гидроопор вхолостую равна

С другой стороны, в предлагаемом гидроприводе скорость выдвижения каждого штока вхолостую определяется по выражению

а продолжительность операции выпуска штоков гидроопор вхолостую равна

Следовательно, при использовании предлагаемого гидропривода по сравнению с известным гидроприводом уменьшение времени выполнения данной операции составляет величину

Скорость V синхронного хода гидроопор при подъеме и горизонтировании платформы как в известном гидроприводе, так и в предлагаемом одинакова и определяется по формуле

Соответственно одинакова и продолжительность t_пг этих операций

Периоды работы известного гидропривода и предлагаемого гидропривода при переводе платформы из исходного положения в рабочее с учетом приведенных выше выражений соответственно равны

Как следует из сопоставления полученных данных, при использовании заявляемого гидропривода по сравнению с известным гидроприводом сокращение указанного периода работы составляет величину

Сопоставимы заявляемый и известный гидроприводы по величине затрат мощности при выполнении операции опускания платформы.

В известном гидроприводе давление, развиваемое насосом при опускании грузовой платформы, равно давлению настройки р _кп предохранительного клапана, которое должно быть больше рабочего давления р_раб. в поршневых полостях гидроопор на данной операции (при этом обеспечивается гарантированное удержание односторонних трехлинейных гидрозамков в открытом положении). Применительно к условиям рассматриваемого примера давление настройки предохранительного клапана примем равным

р_кп =32 МПа.

Рабочее давление в поршневых полостях гидроопор при опускании платформы равно

p_раб=p_о + p_кп· МПа<р_кп

С другой стороны, в заявляемом гидроприводе давление, развиваемое насосом при опускании платформы, определяется давлением настройки р_пк перепускного клапана, которое должно быть достаточным для открытия четырехлинейных гидрозамков. Минимальную величину этого давления р_{пк min} можно определить из уравнения сил, действующих на запорный клапан четырехлинейного гидрозамка (без учета усилия несиловой пружины, размещенной в гидрозамке),

р_{пк min·}·S_п =(р_о+р_{пк min}· ) S_с,

где S_c - площадь седла гидрозамка;

S_n - площадь управляющего поршенька гидрозамка.

Применительно к условиям рассматриваемого примера и при условии, что площадь S_n управляющего поршенька гидрозамка в 4,5 раза больше площади S_c его седла, из приведенного выше уравнения после соответствующих преобразований получаем

p_{пк min}=14. .

С учетом наличия в четырехлинейном гидрозамке несиловой пружины величину давления настройки р_пк перепускного клапана примем равной р_пк=4 МПа.

Как следует из сопоставления полученных данных, при использовании заявляемого гидропривода по сравнению с известным гидроприводом затраты мощности при выполнении операции опускания платформы снижаются в 8 раз. При этом существенно уменьшается износ насоса и, соответственно, увеличивается ресурс его работы.

Таким образом, благодаря особенности исполнения гидравлического привода вывешивания и горизонтирования грузовой платформы заявляемое изобретение обеспечивает сокращение периода работы привода при переводе грузовой платформы из транспортировочного положения в рабочее, снижение затрат мощности при выполнении операции опускания платформы, а также увеличение ресурса источника питания.