RU181848U1

RU181848U1 - DISTRIBUTOR GROUP OF CYLINDERS OF THE DIFFERENTIAL HYDRAULIC SYSTEM OF THE MULTI-DRIVE MACHINE

Info

Publication number: RU181848U1
Application number: RU2017122941U
Authority: RU
Inventors: Павел Юрьевич Катыхин; Татьяна Давидовна Катыхина
Original assignee: Павел Юрьевич Катыхин
Priority date: 2017-06-27
Filing date: 2017-06-27
Publication date: 2018-07-26

Abstract

Заявляемая полезная модель относится к машиностроению, преимущественно к дифференциальным гидравлическим системам машин с многоприводным управлением. Задачей заявляемой полезной модели является разработка оптимальной конфигурации и размеров гидравлического распределителя, выполняющего функцию управления группой цилиндров. Предлагаемая конфигурация распределителя обеспечивает выполнение им дополнительных требований, связанных с исполнением им этой функции: 1) сохранение оптимальной конфигурации золотниковой пары и коррекция ее размеров в зависимости от количества Z присоединенных цилиндров группы; 2) возможность выбора Z+1 позиций золотника; 3) установка золотника рукояткой управления в Z фиксированных позиций, в каждой из которых осуществляется включение в работу одного из Z цилиндров, при сохранении запирания остальных Z-1 цилиндров группы и установка возвратной пружиной, при снятии внешнего воздействия, золотника в среднюю (нейтральную) позицию, в которой осуществляется запирание всех Z цилиндров группы. Симметричная конструкция золотниковой пары распределителя группы обуславливает подключение четного количества цилиндров в группе. Основные размеры контактной поверхности золотниковой пары распределителя группы выражены в зависимости от количества Z цилиндров группы и размера уплотняющих поясков S, образованных расточками на контактной поверхности корпуса. Предлагаемый принцип построения золотниковой пары распределителя группы позволяет получить оптимальные габариты, а соответственно и оптимальный вес распределителя группы, задаваясь при этом только необходимым количеством управляемых цилиндров. При этом отсутствуют конструктивные ограничения размера группы подключаемых цилиндров. Конструктору остается руководствоваться исключительно здравым смыслом и не ставить задачу по бесконечному увеличению группы цилиндров, а использовать параллельное включение нескольких распределителей группы.The inventive utility model relates to mechanical engineering, mainly to differential hydraulic systems of machines with multi-drive control. The objective of the claimed utility model is to develop the optimal configuration and size of a hydraulic distributor that performs the function of controlling a group of cylinders. The proposed configuration of the distributor ensures that it fulfills additional requirements related to its performance of this function: 1) maintaining the optimal configuration of the spool pair and correcting its size depending on the number Z of attached cylinders of the group; 2) the ability to select Z + 1 spool positions; 3) installation of the spool by the control handle in Z fixed positions, in each of which one of the Z cylinders is put into operation, while maintaining the locking of the remaining Z-1 cylinders of the group and installation of the spool in the middle (neutral) position when the external influence is removed in which all Z cylinders of the group are locked. The symmetrical design of the spool pair of the group distributor causes the connection of an even number of cylinders in the group. The main dimensions of the contact surface of the spool pair of the group distributor are expressed depending on the number Z of group cylinders and the size of the sealing belts S formed by bores on the contact surface of the housing. The proposed principle of constructing a spool pair of a group distributor makes it possible to obtain optimal dimensions and, accordingly, the optimal weight of the group distributor, being specified only with the necessary number of controlled cylinders. However, there are no design restrictions on the size of the group of connected cylinders. It remains for the designer to be guided exclusively by common sense and not to set the task of infinitely increasing the group of cylinders, but to use the parallel connection of several group distributors.

Description

Заявляемая полезная модель относится к машиностроению, преимущественно дифференциальным гидравлическим системам машин с многоприводным управлением.The inventive utility model relates to mechanical engineering, mainly differential hydraulic systems of machines with multi-drive control.

В настоящее время на тракторах, автомобилях, строительно-дорожных, и других машинах широко используется гидравлическая система (далее ГС), обеспечивающая гибкую дистанционную передачу энергии к исполнительным гидравлическим цилиндрам (далее цилиндрам). В этой ГС каждый независимо работающий цилиндр управляется своим гидравлическим распределителем (далее распределитель), обеспечивающим его запирание или включение заданного режима работы. Например ГС мусоровоза кузовного КО-415А, установленного на базе автомобиля КАМАЗ, имеет в ГС 10 цилиндров, обеспечивающих механизацию загрузки кузова машины мусором из контейнеров и дальнейшей его разгрузки. Эти цилиндры управляются десятью распределителями. Так обстоит дело на всех многоприводных машинах. Распределитель является весьма сложным в изготовлении и дорогим элементом ГС. При изготовлении золотниковой пары распределителя на агрегатном заводе селективная сборка корпуса с золотником должна обеспечить зазор между ними в пределах 3-5 микрон, раздельная их замена в эксплуатации недопустима.At present, on tractors, automobiles, road-building, and other machines, a hydraulic system (hereinafter referred to as HW) is widely used, which provides flexible remote transmission of energy to executive hydraulic cylinders (hereinafter referred to as cylinders). In this HS, each independently working cylinder is controlled by its own hydraulic distributor (hereinafter referred to as the distributor), which ensures its locking or switching on a predetermined mode of operation. For example, the GS of the body garbage truck KO-415A, installed on the basis of the KAMAZ automobile, has 10 cylinders in the GS, which provide mechanization of loading the car body with garbage from containers and its further unloading. These cylinders are controlled by ten valves. This is the case on all multi-drive machines. The distributor is very difficult to manufacture and an expensive element of HS. In the manufacture of a spool valve pair at an aggregate plant, the selective assembly of the housing with a spool valve should provide a gap between them of 3-5 microns, their separate replacement in operation is unacceptable.

В 2015 году патентом на полезную модель №158521 была зарегистрирована дифференциальная гидравлическая система (далее ДГС), позволяющая значительно сократить количество распределителей для управления любым количеством независимо работающих цилиндров, сохраняя работоспособность ГС и при этом значительно снижая стоимость и вес машины. Это обеспечивается путем разделения функций управления присоединенной группой цилиндров между двумя распределителями. Первый распределитель, называемый распределителем группы, производит выбор одного из группы независимо работающих цилиндров, подключенных к нему, для включения его в работу, а второй, называемый распределителем режима, одновременно задает выбранному цилиндру нужный режим работы: «подъем», «опускание» или «плавающее». ДГС можно почти полностью скомплектовать и применить уже сегодня, используя гидроагрегаты, освоенные производством, не достает только распределителя группы, ранее не применяемого в ГС.In 2015, a differential hydraulic system (hereinafter referred to as DGS) was registered with utility model patent No. 158521, which significantly reduced the number of valves for controlling any number of independently working cylinders, while maintaining the functionality of the hydraulic system and significantly reducing the cost and weight of the machine. This is achieved by separating the control functions of the attached group of cylinders between the two valves. The first distributor, called the group distributor, selects one of the group of independently working cylinders connected to it to turn it on, and the second, called the mode distributor, simultaneously sets the selected cylinder to the desired operating mode: "rise", "lower" or " floating ". DGS can be almost completely completed and applied today, using hydraulic units mastered by production, only the distributor of a group not previously used in the gas supply system is missing.

Задачей заявляемой полезной модели является разработка оптимальной конфигурации золотниковой пары распределителя, выполняющего функцию управления группой цилиндров, где количество цилиндров Z более двух и является четным.The objective of the claimed utility model is to develop the optimal configuration of the spool pair of the distributor, which performs the function of controlling a group of cylinders, where the number of cylinders Z is more than two and is even.

Техническое решение поставленной задачи заключается в разработке формул для расчета основных линейных размеров золотниковой пары распределителя группы, имеющего конфигурацию, обеспечивающую выполнение требований, предъявляемых к нему в связи с выполнением функции управления группой цилиндров. Кроме общепринятых требований отраслевых стандартов, которым должны соответствовать любые распределители ГС, распределители групп для подключения различного числа Z цилиндров должно отвечать следующим требованиям применительно к ДГС:The technical solution to the problem lies in the development of formulas for calculating the basic linear dimensions of the spool pair of the group distributor, having a configuration that ensures the fulfillment of the requirements for it in connection with the control function of a group of cylinders. In addition to the generally accepted requirements of industry standards, which any GS distributors must comply with, group distributors for connecting a different number of Z cylinders must meet the following requirements with respect to DGS:

1) обеспечить сохранение оптимальной конфигурации золотниковой пары и коррекцию ее размеров в зависимости от количества Z присоединенных цилиндров группы;1) to ensure the preservation of the optimal configuration of the spool pair and the correction of its size depending on the number Z of attached cylinders of the group;

2) обеспечить возможность выбора Z+1 позиций золотника;2) provide the ability to select Z + 1 valve positions;

3) обеспечить установку золотника рукояткой управления в Z фиксированных позиций, в каждой из которых осуществляется включение в работу одного из Z цилиндров, при сохранении запирания остальных Z-1 цилиндров группы и установку возвратной пружиной, при снятии внешнего воздействия, золотника в среднюю (нейтральную) позицию, в которой осуществляется запирание всех Z цилиндров группы.3) to ensure that the spool is installed by the control handle in Z fixed positions, in each of which one of the Z cylinders is turned on, while locking the remaining Z-1 cylinders of the group and locks the spool in the middle (neutral) when removing external influences the position in which all Z cylinders of the group are locked.

При разработке золотниковой пары распределителя группы заявители использовали конструкцию, в которой корпус и золотник симметричны относительно оси симметрии, проходящей через их центры перпендикулярно их продольной оси. Следует отметить, что принятая симметричная конструкция и обуславливает подключение четного количества цилиндров в группе.When designing the spool pair of the group distributor, the applicants used a design in which the housing and spool are symmetrical about the axis of symmetry passing through their centers perpendicular to their longitudinal axis. It should be noted that the adopted symmetrical design determines the connection of an even number of cylinders in the group.

На фигуре изображен распределитель группы цилиндров ДГС, включающий рычаг и рукоятку управления 11, возвратную пружину 12, корпус 13, золотник 14. Количество маслопроводов в представленном варианте позволяет подключить к распределителю группу из четырех цилиндров (Z равно 4).The figure shows the distributor of a group of cylinders of the DGS, including a lever and a control handle 11, a return spring 12, a housing 13, a spool 14. The number of oil pipes in the presented embodiment allows connecting a group of four cylinders to the distributor (Z is 4).

Золотник 14 находится в нейтральном положении. В этом положении конструкция золотниковой пары симметрична относительно оси симметрии 0-0, проходящей через середины корпуса и золотника. Обе симметричные половины корпуса имеют по одной широкой расточке 7 и по Z узких расточек 8. Расточки 8 расположены симметрично в количестве по Z/2 по обе стороны от расточки 7, имеют одинаковый размер и расположены на одинаковом расстоянии, равном их размеру, друг от друга, от расточки 7 и от края корпуса, образуя уплотняющие пояски равного размера, который заявители считают возможным принимать в диапазоне от 3 мм до 5 мм и назвали размером S. В центре каждой из расточек 8 расположены выводы к маслопроводам, подключенным к рабочими полостями цилиндров в следующем порядке: слева от расточки 7 с четными их номерами по возрастающей влево 2, 4 справа - с нечетными номерами по возрастающей вправо 1, 3. Маслопроводы одной половины корпуса 1, 2, 3, 4 соединены с поршневыми полостями цилиндров с номером, соответствующим номеру вывода, маслопроводы второй половины корпуса 1', 2', 3', 4' соединены со штоковыми полостями соответствующих цилиндров. В центре расточек 7 расположены отверстия выводов к основным магистралям гидравлической системы 5 и 6, каждая из которых может быть как напорной, так и сливной, в зависимости от выбранного режима работы цилиндра. Обе симметричные половины золотника имеют по две проточки 9 и 10, размер которых равен размеру расточек 8 корпуса. Проточки в каждой из половин золотника попарно соединены каналами.Spool 14 is in the neutral position. In this position, the design of the spool pair is symmetric about the axis of symmetry 0-0, passing through the middle of the housing and the spool. Both symmetrical halves of the body have one wide bore 7 and one Z narrow bore 8. The bore 8 are symmetrically in the amount of Z / 2 on both sides of the bore 7, have the same size and are located at the same distance equal to their size from each other , from the bore 7 and from the edge of the body, forming sealing belts of equal size, which the applicants consider possible to accept in the range from 3 mm to 5 mm and called size S. In the center of each of the bores 8 there are leads to oil pipelines connected to the working cavities of the cylinder the ditch in the following order: to the left of the bore 7 with their even numbers increasing to the left 2, 4 to the right - with odd numbers increasing to the right 1, 3. Oil pipelines of one half of the housing 1, 2, 3, 4 are connected to the piston cavities of the cylinders with the number, corresponding to the output number, oil lines of the second half of the housing 1 ', 2', 3 ', 4' are connected to the rod cavities of the respective cylinders. In the center of the bore 7, there are openings for the leads to the main lines of the hydraulic system 5 and 6, each of which can be either pressure or drain, depending on the selected mode of operation of the cylinder. Both symmetrical halves of the spool have two grooves 9 and 10, the size of which is equal to the size of the bore 8 of the body. Grooves in each of the spool halves are connected in pairs by channels.

В нейтральном положении золотника обеспечивается запирание всех цилиндров группы. Включение в работу выбранного цилиндра осуществляется осевым перемещением золотника из нейтрального положения относительно оси симметрии. Шаг перемещения золотника зависит от номера выбранного цилиндра. Перемещение золотника и установка его в фиксированное положение производится рычагом и рукояткой ручного управления 11. При этом рабочие полости включаемого в работу цилиндра через выводы в расточках 8, проточки 9 и 10, выводы 5 и 6 в расточках 7 подключаются к напорной и сливной магистралям системы. Полости остальных цилиндров остаются запертыми. При снятии внешнего воздействия перемещением рукоятки в нейтральное положение, золотник под воздействием возвратной пружины 12 возвращается в нейтральную позицию, запирая обе полости всех цилиндров группы. Всего число фиксированных позиций золотника в представленном случае равно пяти или Z+1.In the neutral position of the spool, all cylinders of the group are locked. The inclusion of the selected cylinder is carried out by axial movement of the valve from a neutral position relative to the axis of symmetry. The spacing of the spool depends on the number of the selected cylinder. The spool is moved and installed in a fixed position by the lever and the manual control handle 11. In this case, the working cavities of the cylinder included in the work through the conclusions in the bores 8, grooves 9 and 10, the conclusions 5 and 6 in the bores 7 are connected to the pressure and drain lines of the system. The cavities of the remaining cylinders remain locked. When removing external influences by moving the handle to the neutral position, the spool under the influence of the return spring 12 returns to the neutral position, locking both cavities of all the cylinders of the group. The total number of fixed spool positions in the presented case is five or Z + 1.

Заявители провели проработку вариантов золотниковых пар распределителя группы с числом подключенных цилиндров Z в значаниях от четырех до восемнадцати, при четном значении Z, принимая размер уплотняющих поясков S равным от 3 мм до 5 мм. Результаты проработки показали возможность описать зависимость основных линейных размеров золотниковой пары распределителя группы от количества цилиндров группы Z и размера уплотняющих поясков S, мм:The applicants worked out options for the spool pairs of the group distributor with the number of connected cylinders Z in values from four to eighteen, with an even value of Z, taking the size of the sealing bands S equal to 3 mm to 5 mm. The results of the study showed the ability to describe the dependence of the main linear dimensions of the spool pair of the group distributor on the number of cylinders of group Z and the size of the sealing bands S, mm:

размер расточек 8 равенboring size 8 is equal S, ммS mm размер расточек 7 равенboring size 7 is equal Z×S, ммZ × S, mm расстояние от оси симметрии до расточки 7 равноthe distance from the axis of symmetry to the bore 7 is equal Z×S+S/2, мм;Z × S + S / 2, mm; расстояние от оси симметрии до проточки золотника 9 равноthe distance from the axis of symmetry to the groove of the spool 9 is Z×S, мм;Z × S, mm; расстояние между проточками 9 и 10 равноthe distance between the grooves 9 and 10 is Z×S, мм;Z × S, mm; общая длина корпуса равнаtotal body length is Z×S×6+S×3, мм;Z × S × 6 + S × 3, mm; общая длина золотника равнаthe total length of the spool is Z×S×8+S×3, мм.Z × S × 8 + S × 3, mm.

Применительно к распределителю группы представленному на фигуре, для группы из четырех подключенных независимо работающих цилиндров (Z равно 4), принимая размер S равным 5 мм получаем значения основных линейных размеров золотниковой пары:In relation to the distributor of the group shown in the figure, for a group of four connected independently working cylinders (Z is 4), taking the size S equal to 5 mm, we obtain the values of the main linear dimensions of the spool pair:

размер расточек 8: S=5 ммboring size 8: S = 5 mm

размер расточек 7: Z×S=20 ммboring size 7: Z × S = 20 mm

расстояние от оси симметрии до расточки 7: Z×S+S/2=22,5 мм;the distance from the axis of symmetry to the bore 7: Z × S + S / 2 = 22.5 mm;

расстояние от оси симметрии до проточки золотника 9, а также расстояние между проточками 9 и 10: Z×S=20 мм;the distance from the axis of symmetry to the groove of the spool 9, as well as the distance between the grooves 9 and 10: Z × S = 20 mm;

общая длина корпуса: Z×S×6+S×3=135 мм;total housing length: Z × S × 6 + S × 3 = 135 mm;

общая длина золотника: Z×S×8+S×3=175 мм.total spool length: Z × S × 8 + S × 3 = 175 mm.

При изменении четного количества присоединенных цилиндров и при выборе другого значения размера S в предлагаемом заявителями диапазоне от 3 мм до 5 мм линейные размеры изменятся соответственно приведенным зависимостям, при этом сохраняется оптимальная конфигурация золотниковой пары.If you change the even number of connected cylinders and if you select a different value of size S in the range proposed by the applicants from 3 mm to 5 mm, the linear dimensions will change according to the given dependencies, while maintaining the optimal configuration of the spool pair.

Все пункты требований, предъявляемых к распределителю группы, данная конфигурация золотниковой пары выполняет.All points of the requirements for the group distributor, this configuration of the spool pair fulfills.

Предлагаемый принцип построения золотниковой пары распределителя группы, основанный на симметрии конструкции с использованием линейных размеров золотниковой пары, величина которых находится в определенной зависимости от параметра Z, позволяет получить оптимальные габариты, а соответственно и оптимальный вес распределителя группы, задаваясь при этом только необходимым количеством управляемых цилиндров. Прочие элементы и размеры распределителя группы (крышки, пружина, рукоятка управления, диаметр золотника, глубина проточек, диаметры каналов и т.д.) принимаются в соответствии требованиям при конструировании обычных золотниковых распределителей.The proposed principle of constructing a spool pair of a group distributor, based on the symmetry of the design using linear dimensions of the spool pair, the value of which depends on the parameter Z, allows you to obtain optimal dimensions and, accordingly, the optimal weight of the group distributor, being specified only with the required number of controlled cylinders . Other elements and dimensions of the group distributor (covers, spring, control handle, spool diameter, groove depth, channel diameters, etc.) are accepted in accordance with the requirements when constructing conventional spool valves.

Claims

1. Распределитель группы цилиндров дифференциальной гидравлической системы многоприводной машины с возможностью подключения группы из четного количества независимо работающих цилиндров Z в количестве более двух, включающий возвратную пружину, рычаг и рукоятку управления, корпус, золотник, отличающийся тем, что золотник имеет число фиксированных позиций на единицу больше числа подключенных цилиндров, в нейтральном положении золотника золотниковая пара симметрична относительно оси симметрии, проходящей через центры корпуса и золотника, перпендикулярно их продольной оси, и имеет линейные размеры, вычисляемые в зависимости от количества присоединенных цилиндров Z и от размера уплотняющих поясков S, мм, образованных расточками на корпусе, и принимаемом в диапазоне от 3 мм до 5 мм.1. The distributor of a group of cylinders of the differential hydraulic system of a multi-drive machine with the ability to connect a group of an even number of independently working cylinders Z in an amount of more than two, including a return spring, lever and control handle, housing, spool, characterized in that the spool has a number of fixed positions per unit more than the number of connected cylinders, in the neutral position of the spool, the spool pair is symmetrical about the axis of symmetry passing through the centers of the housing and the spool and, perpendicular to their longitudinal axis, and has linear dimensions that are calculated depending on the number Z associated cylinders and the size of the sealing belts S, mm formed by bores in the housing and received in a range from 3 mm to 5 mm.

2. Распределитель группы цилиндров дифференциальной гидравлической системы по п. 1, отличающийся тем, что в обеих симметричных половинах корпуса на расстоянии, равном Z×S+S/2, мм от оси симметрии, имеется по одной расточке шириной, равной Z×S, мм, в центре которой расположено отверстие вывода к маслопроводу, соединенному с основной магистралью гидравлической системы, и слева и справа от этой расточки, отстоящие от нее на расстоянии S мм, в количестве по Z/2, расточки шириной S мм, с расстоянием по S мм между ними, в центрах которых расположены отверстия выводов к маслопроводам, соединенным с рабочими полостями цилиндров, отверстия расточек одной половины корпуса подключены к маслопроводам, соединенным с поршневыми полостями цилиндров, отверстия второй половины корпуса подключены к маслопроводам, соединенным со штоковыми полостями цилиндров с теми же номерами, общая длина корпуса равна Z×S×6+S×3, мм.2. The distributor of the group of cylinders of the differential hydraulic system according to claim 1, characterized in that in both symmetrical halves of the housing at a distance equal to Z × S + S / 2, mm from the axis of symmetry, there is one bore with a width equal to Z × S, mm, in the center of which there is an outlet opening to the oil pipe connected to the main line of the hydraulic system, and to the left and to the right of this bore, separated from it by a distance of S mm, in the amount of Z / 2, bores of a width of S mm, with a distance of S mm between them, in the centers of which holes are located conclusions to the oil pipelines connected to the working cavities of the cylinders, the holes of the bores of one half of the housing are connected to the oil pipelines connected to the piston cavities of the cylinders, the holes of the second half of the housing are connected to the oil pipelines connected to the rod cavities of the cylinders with the same numbers, the total length of the housing is Z × S × 6 + S × 3, mm.

3. Распределитель группы цилиндров дифференциальной гидравлической системы по п. 1, отличающийся тем, что в каждой симметричной половине золотника имеется две проточки шириной S мм, соединенные между собой каналом, расстояние от оси симметрии до первой проточки и расстояние между первой и второй проточками равны Z×S, мм, общая длина золотника равна Z×S×8+S×3, мм.3. The distributor of the group of cylinders of the differential hydraulic system according to claim 1, characterized in that in each symmetrical half of the spool there are two grooves of width S mm, interconnected by a channel, the distance from the axis of symmetry to the first groove and the distance between the first and second grooves are Z × S, mm, the total length of the spool is Z × S × 8 + S × 3, mm.