ДП вариант гидропередачи одноковшового экскаватора (1219860), страница 5
Текст из файла (страница 5)
При малом изменении давления в жидкостной полости гидроаккумулятора газ сжимается незначительно. В этом случае для поддержания давления в узком диапазоне изменяемый объём гидроаккумулятора может оказаться недостаточным для рабочего процесса. Для того, чтобы изменение объёма в меньшей степени влияло на изменение давления, газовую полость гидроаккумулятора увеличивают посредством подключения к ней дополнительного ресивера. В этом случае объём газовой полости складывается из объёма ресивера и изменяемого объёма гидроаккумулятора. Экономически целесообразно применять гидроаккумуляторы в системах с эпизодическими пиками потребляемого расхода, которые значительно превышают средний расход жидкости в гидросистеме. Установленная мощность гидропривода при этом может быть уменьшена в полтора-два раза, а потребление энергии такой системой можно снизить более, чем на 50%. Различные по конструкции (поршневые, баллонные, мембранные, сильфонные) и назначению пневмогидроаккумуляторы позволяют получить решения для многих задач, таких как: аккумулирование гидравлической энергии; питание системы в нештатных и аварийных ситуациях; уравновешивание сил и нагрузок; компенсация утечек; компенсация объёмов рабочей жидкости; демпфирование пульсации поршневых насосов; демпфирование пульсаций в напорных и всасывающих магистралях; демпфирование пульсации при работе топливных насосов высокого давления дизельных двигателей; гашение гидроударов; амортизационная подвеска мобильной техники.
По конструктивному исполнению пневмогидроаккумуляторы делят на три типа: баллонные; поршневые; мембранные.
Рисунок 6. Конструкции пневмогидроаккумуляторов.
Баллонный гидроаккумулятор - самый распространенный тип аккумулятора на средний расход в гидроприводах быстрого действия. В качестве разделителя среды используется резиновый баллон. Изначально баллон находится под давлением газа. Жидкостная полость соединена с системой. При увеличении давления в системе, баллон сжимается, вбирая в аккумулятор некоторое количество жидкости. При уменьшении давления сжатый газ вытесняет жидкость обратно в систему. Устанавливаются обычно вертикально или горизонтально. Полость жидкости должна находиться снизу. Работать могут в диапазоне температуры от -50°С до + 150°С. Каучуковый баллон по мере износа может быть заменен на новый.
Рисунок 7. Балонный гидроаккумулятор.
Поршневой гидроаккумулятор - простота конструкции обеспечивает ему сравнительно небольшую стоимость по сравнению с возможностью работать на больших объёмах (до 600 литров). Принцип работы такой же, как и у баллонного, с той лишь разницей, что в качестве разделительной среды используется металлический поршень. От материала уплотнений в поршне зависит среда и температура, с которой совместимы гидроаккумуляторы. В связи со своими особенностями, поршневой аккумулятор имеет свои преимущества, по сравнению с остальными: широкий ассортимент изделий: от 0.1 до 1200 л номинального объема; высокое соотношение между давлением зарядки газа и максимальным рабочим давлением жидкости; экономичное решение использования газовых резервных баллонов для систем с низкой разницей давлений; возможны низкие скорости потока. Ограничение: максимальная скорость поршня; экономия мощности; высокий уровень эффективности гидравлической установки; отсутствие возникновения внезапного падения давления газа при износе уплотнений; компактность; контроль объема жидкости по всей длине хода поршня, например, с помощью электрического конечного выключателя.
Рисунок 8. Поршневой гидроаккумулятор.
Мембранный аккумулятор - ввиду своих небольших размеров, используется чаще всего там, требуется моментальное высвобождение энергии при небольших размерах (например, станки или мобильная техника). Диапазон вместимости рабочей жидкости варьируется от 0,75 до 4 литров. Принцип работы схож с поршневым аккумулятором, только в качестве разделителя сред применяется каучуковая мембрана. Различают два типа мембранных аккумуляторов: со сварным и разборным корпусом. В сварной конструкции мембрана запрессована в кольцевой паз внутри корпуса, а специальная технология обеспечивает минимальный нагрев во избежание повреждений мембраны при сварке. В этом заключается отличие от разборной мембраны, где верхняя и нижняя части корпуса соединены посредством резьбы. Такое устройство позволяет заменять мембрану, не меняя корпус. Допустимая рабочая температура от -10°С до +80°С.
Рисунок 9. Мембранный гидроаккумулятор.
В процессе использования гидравлических систем было разработано много дополнительных устройств для более удобного использования и обслуживания гидроаккумуляторов. Например, запорно-предохранительные блоки, которые монтируются между аккумулятором и рабочей линией для предохранения его от перегрузки, его отключения и разрядки (применяют ручное и электрическое управление). Непосредственно, для заправки азотом аккумулятора, появились зарядные устройства. Их можно поделить на два вида по конструктивному и принципиальному исполнению: переливного типа и вакуумной перекачки. Первый вид представляет собой перепускной или редукционный клапан с манометром, который подключается к газовой полости аккумулятора и баллону с азотом. Заправка происходит по принципу перетекания из области высокого давления (азотный баллон) в область низкого (аккумулятор). Второй вид является более сложным устройством, обычно состоящим из гидравлической маслостанции, вакуумного насоса и с полностью автоматизированным управлением. Перекачивает азот путем вакуумной откачки из азотного баллона и наполнения газовой полости аккумулятора. Перед переливным типом имеет то преимущество, что может полностью выкачать газ из азотного баллона и имеет возможность работать с большими давлениями.
Гидроаккумуляторы для рекуперации энергии попутных нагрузок в экскаваторостроении используются всё шире и шире. Сегодня всё больше производителей экскаваторов и колёсных погрузчиков применяют гидроаккумуляторы для решения задачи рекуперации при опускании и подъёме стрелы и ковша, а также применяют на механизме поворота с целью рекуперации энергии торможения. Ярким примером является техническое решение таких зарубежных производителей, как Комацу, Катерпиллер и Терекс. Устройство гидросистемы погрузчика Комацу, Катерпиллер, Терекс представлено на рисунке 10.
Гидросистема фронтального погрузчика Komatsu, Cat, Terex состоит из контура рабочего оборудования и контура рулевого механизма. Контур рабочего оборудования управляет работой ковша и сменных рабочих органов. Масло из гидробака (3) гидронасосом (5) подается в главный распределительный клапан (11). Если золотники ковша и стрелы в главном распределительном клапане находятся в положении Удержания, то масло поступает в сливной контур главного распределительного клапана, фильтруется через установленный внутри гидробака (3) фильтр, после чего сливается в гидробак. При переключении рычагов управления рабочим оборудованием, приводится в действие золотник ковша или стрелы в клапане управления PPC, а также золотники главного распределительного клапана (11). Эти золотники открывают подачу масла из главного распределительного клапана фронтального погрузчика Komatsu, Cat, Terex в гидроцилиндр стрелы (9) либо в гидроцилиндр ковша (1), приводя в действие ковш или стрелу. Для контроля предельного давления в гидравлическом контуре служит разгрузочный клапан внутри главного распределительного клапана. В контуре гидроцилиндра ковша установлен предохранительный клапан (с всасыванием), который служит для защиты контура.
В управляющем контуре PPC установлен гидроаккумулятор (7), позволяющий опустить стрелу до уровня земли даже при выключенном двигателе. Гидробак (3) герметично закрыт и оборудован сапуном с разгрузочным клапаном. Это позволяет создавать в гидробаке избыточное давление, а также избегать возникновения отрицательного давления, предотвращая возможную кавитацию насоса.
1 – гидроцилиндр ковша; 2 – полноповоротный клапан рулевого механизма; 3 – гидробак; 4 – Клапан PPC; 5 – гидронасос (SAL (3) 71 + 32 + 32 + (1) 20); 6 – масляный радиатор; 7 – гидроаккумулятор; 8 – загрузочный клапан гидроаккумулятора; 9 – гидроцилиндр стрелы; 10 – отсечной клапан; 11 – главный распределительный клапан;
Рисунок 10. Компоненты гидросистемы погрузчика Комацу, Катерпиллер, Терекс
Гидроаккумулятор погрузчика Комацу, Катерпиллер, Терекс установлен между гидронасосом и клапаном PPC. Даже если двигатель остановится при поднятой стреле, стрелу и ковш можно опустить под действием их собственного веса, с помощью давления сжатого азота в гидроаккумуляторе передав управляющее давление масла на главный распределительный клапан. Если клапан PPC находится в положении УДЕРЖАНИЯ, после остановки двигателя, то объем камеры А за диафрагмой уменьшается под воздействием давления масла в камере В. Когда приводится в действие клапан PPC, давление масла в камере В опускается ниже 30 кг/см2. После этого диафрагма перемещается под давлением азота в газовой камере, а масло из масляной камеры используется для создания управляющего давления и приведения в действие главного распределительного клапана.
Очень важным показателем экскаватора является его коэффициент готовности. Значение этого коэффициента в условиях российского Севера необходимо повышать, т.к. применение гидравлических машин в строительстве, в горных разработках и других работах имеет значительный потенциал. Во многих исследовательских работах неоднократно рассматривалась целесообразность технического перевооружения предприятий с вытеснением карьерных механических лопат с электроприводом основных механизмов экскаваторами с гидроприводом.
Сравнительный анализ силовых и кинематических параметров карьерных механических лопат и гидравлических экскаваторов показывает, что первые не имеют существенных преимуществ по сравнению со вторыми в высоте копания. Что же касается радиуса копания на уровне стояния, то гидравлические экскаваторы имеют возможности выемки породы на большем расстоянии от ходового устройства и горизонтального перемещения ковша вдоль уровня установки, а также, что принципиально отличает эти два типа машин, копать ниже уровня установки, обеспечивая себе нужные углы наклона съезда для перехода на другие рабочие горизонты.
Механические лопаты, при равных максимальных высотах копания и вместимости ковша, почти в 2 раза проигрывают гидравлическим экскаваторам по массе и в известной пропорции по стоимости. Максимальные значения усилий подъема ковша у механических лопат развиваются на блоке его коромысла при вертикальном положении подъемных канатов и горизонтальном расположении рукояти напора, реализация которых на зубьях ковша в этом положении фактически снижается за вычетом массы ковша с грузом породы и одной трети массы рукояти.
В России производственное применение гидравлических экскаваторов началось в Якутии в начале 80-х годов прошлого века и в настоящее время активно распространяется по всему Сибирскому региону. Горные предприятия АК «АЛРОСА» и ОАО ХК «ЯКУТУГОЛЬ» более 10 лет применяют карьерные гидравлические экскаваторы производства Komatsu Mining Germany (KMG). В настоящее время экскаваторы этого типа применяются также в ОАО «Кузбассразрезуголь», ОАО «Междуречье», ОАО «Южный Кузбасс», ОАО «Коршуновский ГОК».
Определяющим фактором является надежность гидравлических экскаваторов нового поколения, уровень которой зависит от прикладываемых квалифицированных сервисных усилий. В процессе научных и практических действий по сервисному обслуживанию, которое более пяти лет осуществляет компания ООО «МОГОРМАШ» для 6-ти экскаваторов типа РС-3000 (при погрузке в автомобильный, железнодорожный, и конвейерный транспорт) был обеспечен коэффициент их технической готовности на уровне 0,94 – 0.98.
Для проведения качественного сервисного обслуживания гидравлических экскаваторов с целью обеспечения их эффективной эксплуатации разрабатываются меры по улучшению сервиса, в рамках которых примером может служить создание механизированных маслозаправочных агрегатов. Механизированный маслозаправочный агрегат предназначен для обслуживания и заправки маслами и смазками дизель-гидравлических карьерных экскаваторов, бульдозеров, погрузчиков, автосамосвалов и другого карьерного оборудования.
Усилия копания гидравлического экскаватора зависят не только от усилий напора, но и от усилий отрыва. Канатные механические лопаты, в силу структуры своих конструктивных схем, не могут обеспечивать сколько ни будь значительного усилия отрыва, поскольку не имеют возможности поворачивать ковш относительно рукояти. Анализ полученных зависимостей и фактические значения усилий копания современных экскаваторов показывают, что гидравлические экскаваторы имеют значения фактических усилий в 2-2,5 раза больше по сравнению с механическими лопатами.
Гидравлические экскаваторы имеют меньше рабочую массу по сравнению с механическими лопатами, что предопределяет более низкие значения удельных давлений на грунт.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
