RU2294613C1 - Recuperative hydraulic drive for tillage apparatus - Google Patents

Abstract

FIELD: agricultural engineering.

SUBSTANCE: recuperative hydraulic drive has hydraulic cylinder for suspension mechanism, drain hydraulic main and pressure hydraulic main, hydraulic accumulator, hydraulic distributor, pump, hydraulic tank, hydraulic cylinder of safety mechanism for working tools of tillage apparatus, hydraulic shock-absorbers for drive part, and spring-loaded pressure multiplier. Hydraulic cylinder for safety mechanism is connected through one back valve and adjustable throttle to pressure hydraulic main communicating with hydraulic accumulator and through other back valve to drain hydraulic main. Stem cavities of hydraulic accumulators are connected through one pair of back valves and cavities outside stems through throttle to pressure main and other pair of back valves to drain hydraulic main. Cavity of spring-loaded pressure multiplier is communicating at side adjoining larger-diameter piston with cavity outside stem of hydraulic cylinder of suspension mechanism, and cavity of spring-loaded pressure multiplier is communicating at side adjoining smaller-diameter piston through one back valve with pressure hydraulic main and through other back valve with drain hydraulic main.

EFFECT: reduced consumption of power and enhanced reliability in operation of tillage apparatus.

1 dwg

Description

Изобретение относится к лесному и сельскохозяйственному машиностроению, в частности к гидроприводам почвообрабатывающих агрегатов.The invention relates to forestry and agricultural engineering, in particular to hydraulic drives of tillage units.

Известно энергоэкономичное гидравлическое устройство, содержащее гидроцилиндр, сливную и напорную гидромагистрали, гидравлический аккумулятор, гидрораспределитель, насос и гидробак (патент Германии DE №295212, F 15 В 1/02, 24.10.91).Known energy-efficient hydraulic device containing a hydraulic cylinder, drain and pressure hydraulic lines, hydraulic accumulator, valve, pump and hydraulic tank (German patent DE No. 295212, F 15 In 1/02, 10.24.91).

Данная схема не обеспечивает надежной работы устройства при снижении или отсутствии давления в гидроаккумуляторе.This scheme does not ensure reliable operation of the device with a decrease or absence of pressure in the accumulator.

Известно устройство для восстановления энергии, содержащее гидроцилиндр, сливную и напорную гидромагистрали, гидравлический аккумулятор, гидрораспределитель, насос и гидробак (международная заявка РСТ №9613669, F 15 В 11/064, 09.05.96).A device for energy recovery, containing a hydraulic cylinder, drain and pressure hydraulic lines, hydraulic accumulator, valve, pump and hydraulic tank (international application PCT No. 9613669, F 15 11/064, 05/09/96).

Недостатком данного устройства является его достаточно сложная конструкция.The disadvantage of this device is its rather complicated design.

Из прототипа (авт. св. СССР №650537, А 01 В 63/10, 05.03.79. Бюл. №9) известна гидронавесная система трактора, содержащая гидроцилиндр, сливную и напорную гидромагистрали, гидравлический аккумулятор, гидрораспределитель, насос и гидробак.From the prototype (ed. St. USSR No. 650537, A 01 B 63/10, 05.03.79. Bull. No. 9), a tractor mounted hydraulic system is known that contains a hydraulic cylinder, a discharge and pressure hydraulic lines, a hydraulic accumulator, a valve, a pump and a hydraulic tank.

Однако указанная гидронавесная система не обеспечивает использование энергии веса рабочего оборудования при его опускании, что приводит к повышенному расходу энергии.However, the specified hydraulic system does not provide the use of energy of the weight of the working equipment when lowering, which leads to increased energy consumption.

Изобретение решает задачу снижения энергозатрат и повышения надежности почвообрабатывающего агрегата.The invention solves the problem of reducing energy consumption and improving the reliability of the tillage unit.

Для решения этой задачи в рекуперативном гидроприводе почвообрабатывающего агрегата, включающем гидроцилиндр навесного механизма, сливную и напорную гидромагистрали, гидравлический аккумулятор, гидрораспределитель, насос и гидробак, согласно изобретению дополнительно содержит гидроцилиндр предохранительного механизма рабочих органов почвообрабатывающего орудия, гидравлические амортизаторы ходовой части и подпружиненный мультипликатор давления, причем гидроцилиндр предохранительного механизма связан через один обратный клапан и дроссель с напорной гидромагистралью, сообщенной с гидроаккумулятором, а через другой обратный клапан - со сливной гидромагистралью, штоковые полости гидравлических амортизаторов через одну пару обратных клапанов, а заштоковые полости через дроссель и другую пару обратных клапанов соединены соответственно с напорной и сливной гидромагистралями, при этом полость подпружиненного мультипликатора давления со стороны большего диаметра поршня сообщена с заштоковой полостью гидроцилиндра навесного механизма, а полость со стороны меньшего диаметра через один обратный клапан сообщена с напорной и через другой - со сливной гидромагистралями.To solve this problem, in a recuperative hydraulic drive of a tillage unit, including a mounted hydraulic cylinder, a drain and pressure hydraulic lines, a hydraulic accumulator, a hydraulic distributor, a pump and a hydraulic tank, according to the invention further comprises a hydraulic cylinder of the safety mechanism of the working bodies of the tillage implement, hydraulic shock absorbers of the undercarriage and pressure spring shock absorbers of the undercarriage and spring moreover, the hydraulic cylinder of the safety mechanism is connected through one reverse valve n and a throttle with a pressure hydraulic line connected to the hydraulic accumulator, and through another check valve - with a drain hydraulic line, the rod cavities of hydraulic shock absorbers through one pair of check valves, and the rod cavities through a throttle and another pair of check valves are connected respectively to the pressure and drain hydraulic lines, at the cavity of the spring-loaded pressure multiplier from the side of the larger piston diameter is in communication with the rod cavity of the hydraulic cylinder of the mounted mechanism, and the cavity from the side is smaller its diameter through a check valve and communicated with the pressure through the other - with the drain gidromagistralyami.

Особенностью конструкции данного рекуперативного гидропривода почвообрабатывающего агрегата является наличие трех работающих независимо друг от друга систем рекуперации энергии: гидравлического предохранителя рабочих органов почвообрабатывающего орудия, ходовой части и навесного механизма трактора.The design feature of this recuperative hydraulic drive of a tillage unit is the presence of three energy recovery systems working independently of one another: a hydraulic safety lock for the working bodies of the tillage implement, a running gear and an attached tractor mechanism.

На чертеже изображена схема рекуперативного гидропривода почвообрабатывающего агрегата.The drawing shows a diagram of a regenerative hydraulic drive tillage unit.

Рекуперативный гидропривод почвообрабатывающего агрегата состоит из рекуперативных систем 1, 2, 3, секции гидрораспределителя 4 и насосно-аккумуляторного узла 5. Рекуперативная система 1 ходовой части трактора включает гидравлические амортизаторы 6, дроссели 7 и обратные клапаны 8...11. Рекуперативная система 2 предохранительного механизма рабочих органов почвообрабатывающего орудия включает гидроцилиндр 12, регулируемый дроссель 13, обратные клапаны 14 и 15. Рекуперативная система 3 навесного механизма трактора состоит из гидроцилиндра 16, подпружиненного мультипликатора давления 17 и обратных клапанов 18, 19. Секция гидрораспределителя 4 состоит из золотникового устройства 20, предохранительных клапанов 21, 22 и дросселя 23. Насосно-аккумуляторный узел 5 включает насос 24, гидробак 25, фильтр 26, обратный клапан 27 и гидроаккумулятор 28. Все системы гидропривода соединены между собой напорной 29 и сливной 30 гидромагистралями.The recuperative hydraulic drive of the tillage unit consists of recuperative systems 1, 2, 3, section of the hydraulic distributor 4 and pump and accumulator unit 5. The recuperative system 1 of the tractor chassis includes hydraulic shock absorbers 6, throttles 7 and check valves 8 ... 11. The recuperative system 2 of the safety mechanism of the working bodies of the tillage implement includes a hydraulic cylinder 12, an adjustable throttle 13, check valves 14 and 15. The recuperative system 3 of the hinged tractor mechanism consists of a hydraulic cylinder 16, a spring-loaded pressure multiplier 17 and check valves 18, 19. The control valve section 4 consists of the spool device 20, the safety valves 21, 22 and the throttle 23. The pump-accumulator unit 5 includes a pump 24, a hydraulic tank 25, a filter 26, a check valve 27 and a hydraulic accumulator 28. All of the hydraulic drive system are interconnected pressure 29 and drain 30 gidromagistralyami.

Работа рекуперативного гидропривода почвообрабатывающего агрегата основана на насосном эффекте и заключается в следующем. При движении почвообрабатывающего агрегата на лесных или сельскохозяйственных объектах трактор под действием своей массы и неровностей опорной поверхности испытывает вертикальные перемещения, вследствие чего поршни гидравлических амортизаторов 6 совершают возвратно-поступательные движения. При этом движение поршня вниз сопровождается вытеснением части рабочей жидкости из заштоковой полости амортизатора через дроссель 7 и обратный клапан 8 в напорную гидромагистраль 29, подзаряжая таким образом гидроаккумулятор 28. В это же время, за счет разряжения, штоковая полость амортизатора 6 заполняется рабочей жидкостью из гидробака 25 через сливную гидромагистраль 30 и обратный клапан 11. Аналогично, при движении поршня амортизатора 6 вверх, рабочая жидкость из штоковой полости вытесняется в гидроаккумулятор 28 через обратный клапан 10 и напорную гидромагистраль 29, а заштоковая полость за счет разряжения заполняется рабочей жидкостью из гидробака 25 через сливную гидромагистраль 30 и обратный клапан 9.The work of the regenerative hydraulic drive of the tillage unit is based on the pumping effect and is as follows. When the tillage unit moves on forest or agricultural objects, the tractor undergoes vertical movements under the influence of its mass and roughness of the supporting surface, as a result of which the pistons of the hydraulic shock absorbers 6 reciprocate. The movement of the piston down is accompanied by the displacement of part of the working fluid from the shock cavity of the shock absorber through the throttle 7 and the check valve 8 into the pressure hydraulic line 29, thus recharging the hydraulic accumulator 28. At the same time, due to vacuum, the rod cavity of the shock absorber 6 is filled with hydraulic fluid from the hydraulic tank 25 through the drain hydraulic pipe 30 and the non-return valve 11. Similarly, when the shock absorber piston 6 moves up, the working fluid from the rod cavity is displaced into the hydraulic accumulator 28 through the non-return valve 10 and apornuyu gidromagistral 29 and zashtokovaya cavity due to vacuum is filled with hydraulic fluid from the hydraulic tank 25 through the drain gidromagistral 30 and the check valve 9.

В случае встречи почвообрабатывающего орудия с препятствием срабатывает предохранительный механизм и стойка с рабочими органами отклоняется вверх относительно рамы орудия. При этом поршень гидроцилиндра 12 предохранительного механизма вытесняет рабочую жидкость из заштоковой полости через обратный клапан 14 и частично через регулируемый дроссель 13 в напорную гидромагистраль 29 и гидроаккумулятор 28. После преодоления препятствия рабочие органы возвращаются в исходное положение давлением рабочей жидкости в напорной гидромагистрали, поступающей в гидроцилиндр 12 через регулируемый дроссель 13. При резком возвращении рабочих органов в исходное положение под действием собственной массы в заштоковой полости гидроцилиндра 12 в начальный момент возможно образование разряжения рабочей жидкости. Для его устранения служит обратный клапан 15.In the event that the tillage implement encounters an obstacle, the safety mechanism is activated and the stand with working bodies deviates upward relative to the implement frame. In this case, the piston of the hydraulic cylinder 12 of the safety mechanism displaces the working fluid from the rod cavity through the check valve 14 and partially through the adjustable throttle 13 to the pressure hydraulic line 29 and the hydraulic accumulator 28. After overcoming the obstacles, the working bodies return to their original position by the pressure of the working liquid in the pressure hydraulic line entering the hydraulic cylinder 12 through an adjustable throttle 13. With a sharp return of the working bodies to their original position under the action of their own mass in the stock cavity g drotsilindra 12 at the initial time, the formation of low pressure working fluid. To eliminate it, check valve 15 is used.

При движении почвообрабатывающего агрегата навесное почвообрабатывающее орудие в транспортном положении создает значительные по величине знакопеременные моменты относительно шарниров крепления к раме трактора звеньев навесного механизма, вызывая колебания орудия в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Снижение нагрузок на элементы конструкции навесного механизма и аккумулирование энергии в этом случае осуществляется с помощью подпружиненного мультипликатора давления 17 и обратных клапанов 18 и 19. При этом колебания орудия посредством звеньев навесного механизма передаются на поршень его гидроцилиндра 16, причем поршень, несмотря на запертые золотниковым устройством 20 обе полости гидроцилиндра, также совершает незначительные колебания. Величина этих колебаний предусмотрительно обеспечивается за счет подобранной жесткости пружины мультипликатора давления 17 и частично - сжимаемости рабочей жидкости в полостях и гибких рукавах гидроцилиндра 16 навесного механизма. При движении поршня гидроцилиндра 16 вниз рабочая жидкость из его заштоковой полости вытесняется в полость большего диаметра мультипликатора 17. Поршень и шток мультипликатора, преодолевая усилие предварительно поджатой пружины, также перемещаются вниз и вытесняют сжатую рабочую жидкость из полости меньшего диаметра мультипликатора через обратный клапан 18 и напорную гидромагистраль 29 в гидроаккумулятор 28. При движении поршня гидроцилиндра 16 вверх поршень и шток мультипликатора, под воздействием ранее сжатой пружины, перемещаются вверх. Образующееся при этом разряжение в полости меньшего диаметра мультипликатора 17 устраняется с помощью обратного клапана 19.When the tillage implement moves, the mounted tillage implement in the transport position creates significant alternating moments relative to the hinges of the attachment of the links of the mounted mechanism to the tractor frame, causing the implement to oscillate in the vertical and horizontal planes. In this case, the loads on the construction elements of the mounted mechanism are reduced and the energy is accumulated using a spring-loaded pressure multiplier 17 and check valves 18 and 19. In this case, the oscillations of the implement are transmitted via the links of the mounted mechanism to the piston of its hydraulic cylinder 16, and the piston, despite being locked by the spool device 20 both cavity of the hydraulic cylinder, also makes minor fluctuations. The magnitude of these fluctuations is prudently ensured by the selected spring spring pressure multiplier 17 and partially by the compressibility of the working fluid in the cavities and flexible hoses of the hydraulic cylinder 16 of the mounted mechanism. When the piston of the hydraulic cylinder 16 downward, the working fluid is displaced from its rod cavity into the cavity of a larger diameter of the multiplier 17. The piston and the stem of the multiplier, overcoming the force of the pre-pressed spring, also move down and displace the compressed working fluid from the cavity of the smaller diameter of the multiplier through the check valve 18 and the pressure head hydraulic line 29 to the hydraulic accumulator 28. When the piston of the hydraulic cylinder 16 moves up, the piston and the multiplier rod, under the influence of a previously compressed spring, move up x The resulting pressure in the cavity of a smaller diameter of the multiplier 17 is eliminated using the check valve 19.

При переводе из транспортного положения в рабочее, навесное почвообрабатывающее орудие под действием своей массы опускается с некоторым ускорением вниз. В этот момент рабочая жидкость из заштоковой полости гидроцилиндра 16 навесного механизма трактора вытесняется как в сливную гидромагистраль через золотниковое устройство 20 гидрораспределителя 4, так и в полость большего диаметра мультипликатора 17. Как и в предыдущем случае, поршень и шток мультипликатора перемещаются вниз и вытесняют сжатую рабочую жидкость через обратный клапан 18 и напорную гидромагистраль 29 в гидроаккумулятор 28.When moving from a transport position to a working, mounted mounted tillage implement, it falls down with some acceleration due to its mass. At this moment, the working fluid from the rod cavity of the hydraulic cylinder 16 of the tractor attachment mechanism is displaced both into the drain hydraulic line through the spool device 20 of the hydraulic distributor 4, and into the cavity of the larger diameter of the multiplier 17. As in the previous case, the piston and rod of the multiplier move down and displace the compressed working fluid through the check valve 18 and the pressure hydraulic line 29 into the accumulator 28.

В процессе работы почвообрабатывающего агрегата защита рекуперативного гидропривода от превышения заданной величины давления, при полностью заряженном гидроаккумуляторе 28, осуществляется с помощью предохранительных клапанов 21, 22 и дросселя 23 гидрораспределителя 4.During the operation of the tillage unit, the regenerative hydraulic drive is protected from exceeding the specified pressure when the accumulator 28 is fully charged, using the safety valves 21, 22 and throttle valve 23 of the control valve 4.

Таким образом, рекуперативный гидропривод обеспечивает снижение энергозатрат почвообрабатывающего агрегата за счет аккумулирования с помощью гидравлических амортизаторов и возвращения в гидросистему агрегата непроизводительно теряемой при его работе на лесных или сельскохозяйственных объектах части энергии от вертикальных перемещений подрессоренной массы трактора, срабатывания гидравлического предохранительного механизма почвообрабатывающего орудия, а также за счет демпфирования рабочей жидкости в гидроцилиндре навесного механизма в транспортном положении орудия при движении трактора и при опускании навесного орудия в рабочее положение. Кроме этого, вследствие существенного снижения максимальных "пиковых" значений давлений в рекуперативном гидроприводе за счет использования в нем гидроаккумулятора, соответственно снижаются нагрузки на элементы кострукции при работе почвообрабатывающего агрегата и тем самым повышается его надежность.Thus, the recuperative hydraulic drive reduces the energy consumption of the tillage unit by accumulating with the help of hydraulic shock absorbers and returning to the hydraulic system of the unit unproductive loss of energy from vertical movements of the sprung mass of the tractor when it is working on forestry or agricultural facilities, and the hydraulic safety mechanism of the tillage implement, as well as due to damping of the working fluid in the mounted hydraulic cylinder Khanism in the transport position of the implement when the tractor is moving and when lowering the mounted implement to the working position. In addition, due to a significant decrease in the maximum "peak" pressure values in the regenerative hydraulic drive due to the use of a hydraulic accumulator in it, the loads on the elements of the structure during the work of the tillage aggregate are reduced and thereby its reliability is increased.

Claims (1)

Рекуперативный гидропривод почвообрабатывающего агрегата, включающий гидроцилиндр навесного механизма, сливную и напорную гидромагистрали, гидравлический аккумулятор, гидрораспределитель, насос и гидробак, отличающийся тем, что дополнительно содержит гидроцилиндр предохранительного механизма рабочих органов почвообрабатывающего орудия, гидравлические амортизаторы ходовой части и подпружиненный мультипликатор давления, причем гидроцилиндр предохранительного механизма связан через один обратный клапан и регулируемый дроссель с напорной гидромагистралью, сообщенной с гидроаккумулятором, а через другой обратный клапан - со сливной гидромагистралью, штоковые полости гидравлических амортизаторов через одну пару обратных клапанов, а заштоковые полости через дроссель и другую пару обратных клапанов соединены, соответственно, с напорной и сливной гидромагистралями, при этом полость подпружиненного мультипликатора давления со стороны большего диаметра поршня сообщена с заштоковой полостью гидроцилидра навесного механизма, а полость подпружиненного мультипликатора давления со стороны меньшего диаметра сообщена через один обратный клапан с напорной и через другой - со сливной гидромагистралями.The regenerative hydraulic drive of the tillage unit, including the hydraulic cylinder of the mounted mechanism, drain and pressure hydraulic lines, hydraulic accumulator, hydraulic distributor, pump and hydraulic tank, characterized in that it further comprises a hydraulic cylinder of the safety mechanism of the working bodies of the tillage implement, hydraulic shock absorbers of the chassis and a spring-loaded pressure multiplier, the mechanism is connected through one check valve and an adjustable throttle pressure line connected to the hydraulic accumulator, and through another check valve to the drain line, the rod cavities of the hydraulic shock absorbers through one pair of check valves, and the rod cavities through the throttle and another pair of check valves are connected respectively to the pressure and drain hydraulic lines, while the spring-loaded pressure multiplier from the side of the larger piston diameter is in communication with the rod cavity of the hydraulic cylinder of the mounted mechanism, and the cavity of the spring-loaded multiplier a pressure torus from the side of the smaller diameter is communicated through one check valve with a pressure valve and through another with a drain hydraulic line.