Page 1

2(94)2013

СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

АНАЛИТИКА

ТРУБОУКЛАДЧИКИ

ТЕХНИКА

МИНИ-ПОГРУЗЧИКИ ТЕХНИКА

ЛИЗИНГ

ИССЛЕДОВАНИЯ

ÉêìáéèéÑöÖåçÄü íÖïçàäÄ ÇêÖåÖç ëëëê

ãàáàçÉ Ç êÖÉàéçÄï êéëëàà Ç 2012 ÉéÑì

äàíÄâëäàÖ èêéàáÇéÑàíÖãà íÖïçàäà

18+


НОВОСТИ/СОБЫТИЯ

80

ПОДНИМЕМ ВСЕ

АНАЛИТИКА

ÉàÑêÄÇãàóÖëäàâ äéåèãÖäë Ñãü ëàçïêéççéÉé èéÑöÖåÄ äÄêúÖêçéÉé ùäëäÄÇÄíéêÄ Çé ÇêÖåü ÖÉé åéçíÄÜÄ à êÖåéçíÄ Подъем и опускание тяжелых крупногабаритных грузов с высокой точностью являются актуальной задачей для многих отраслей промышленности. Особое место в этой проблеме занимает карьерная техника.

Корнюшенко С.И., д.т.н., профессор РАЕН, Буньков В.Н., Евдокимов А.С.,

WE’LL LIFT EVERYTHING

ТЕХНИКА

Kornyushenko S.I., Dr. of science, RANS professor, Bunkov V.N., , Evdokimov A.S.

ИССЛЕДОВАНИЯ

ОБУЧЕНИЕ

КАДРЫ

ЛИЗИНГ

ТЕХНОЛОГИИ

In the article is described a new technology and a hydraulic equipment for a synchronous lifting of heavy large-dimensions loads. The hydraulic complex KGPE4-100 executes the lifting of a heavy slewing platform of the quarry excavator for its repair under operational conditions.

<<< Рис. 1. Подъем поворотной платформы экскаватора ЭКГ-8

è

ри проведении планового, а в особенности экстренного ремонта на месте выполнения горных работ требуется высокая степень механизации ряда трудоемких операций. Вместе с тем тяжелые условия эксплуатации карьерных экскаваторов выводят из строя не только рабочее оборудование, но и гусеничную ходовую часть. Ремонт гусеничной тележки занимает длительное время и приводит к простою высокопроизводительной дорогостоящей техники. Решить эту проблему позволило новое точное гидравлическое оборудование, введенное в эксплуатацию в мае 2012 г. Гидравлический комплекс КГПЭ4-100 предназначен для управляемого подъема, удержания и опускания тяжелых крупногабаритных конструкций, в частности экскаватора ЭКГ-8 массой около 360 т. На рис. 1 показана поворотная платформа карьерного экскаватора ЭКГ-8, поднятая гидравлическим комплексом КГПЭ4100 над своей гусеничной тележкой. Гидравлический комплекс КГПЭ4-100, показанный на рис. 2, состоит из четырех подъемных стоек, приводимых гидро-

СТТ 2’2013

цилиндрами, четырехпортовой насосной станции с единым пультом управления, катушек с рукавами высокого давления и металлической опорной балки. Насосная станция с пультом управления обеспечивает необходимую устойчивую скорость перемещения и строгую синхронизацию выдвижения и втягивания гидроцилиндров при работе с высокой нагрузкой. Грузоподъемность комплекса 400 т, высота подъема 1600 мм. Работа комплекса осуществляется следующим образом. На прочной грунтовой поверхности в определенном порядке устанавливаются подъемные гидравлические стойки. Они должны сохранять полную устойчивость на грунтовой поверхности при выполнении работ. На одну пару гидравлических стоек кладут краном металлическую опорную балку. Этот процесс показан на рис. 3. Экскаватор заезжает между подъемных стоек и перемещает свою поворотную платформу на 90°, как показано на рис. 4. Посредством гибких рукавов высокого давления силовые гидроцилиндры подъемных стоек соединяются с насосной станцией.

При подаче рабочей жидкости в поршневые полости гидроцилиндров подъемных стоек происходит вертикальное перемещение их подвижных секций. Опорная балка упирается в переднюю часть поворотной платформы (рис. 4), а две другие подъемные стойки – в днище задней ее части. Специальное гидравлическое устройство, входящее в состав насосной станции, обеспечивает синхронное перемещение гидроцилиндров при подъеме тяжеловесной поворотной платформы экскаватора. Для исключения опускания подвижных секций (под действием мощной внешней нагрузки или в случае возникновения аварийной ситуации) подъемные стойки оборудованы управляемыми гидрофиксаторами, а силовые гидроцилиндры – двусторонними гидрозамками. После подъема поворотной платформы гусеничную ходовую тележку перемещают из-под экскаватора и отправляют в пункт ремонта. Отремонтированную или резервную ходовую тележку

>>> Рис. 2. Гидравлический комплекс КГПЭ4-100


НОВОСТИ/СОБЫТИЯ АНАЛИТИКА

81

>>> Рис. 4. Установка поворотной платформы экскаватора в исходное положение для подъема

ТЕХНИКА

>>> Рис. 5. Установка оси вращения поворотной платформы в ОПУ

ОБУЧЕНИЕ

КАДРЫ

ЛИЗИНГ

ТЕХНОЛОГИИ

устанавливают под поворотной платформой экскаватора. Управляемое опускание поворотной платформы на ходовую тележку экскаватора происходит при подаче рабочей жидкости в штоковые полости силовых гидроцилиндров. Процесс выполняется под контролем гидрофиксаторами. Установка оси вращения платформы экскаватора в опорно-поворотное устройство (ОПУ) на ходовой тележке показана на рис. 5. Опустив поворотную платформу экскаватора в исходное положение, насосная станция отключается, оборудование демонтируется, карьерный экскаватор вновь готов к работе.

СТТ 2’2013

ИССЛЕДОВАНИЯ

>>> Рис. 3. Установка опорной балки


НОВОСТИ/СОБЫТИЯ АНАЛИТИКА

84

>>> Базовые методы управления гидроприводов 1. ç‡ÒÓÒ˚ ÏÓ·ËθÌÓÈ ÚÂıÌËÍË

ТЕХНИКА

2. ê„ÛÎflÚÓ˚ ̇ÒÓÒÓ‚ Ò ÔÂÂÏÂÌÌ˚Ï ‡·Ó˜ËÏ Ó·˙ÂÏÓÏ 3. ëËÒÚÂχ LS „ÛÎËÛÂÏ˚ı ̇ÒÓÒÓ‚ 4. ìÔ‡‚ÎÂÌË ‡·Ó˜ËÏË Ó„‡Ì‡ÏË Ï‡¯ËÌ. ó‡ÒÚ¸ 1

ТЕХНОЛОГИИ

5. ìÔ‡‚ÎÂÌË ‡·Ó˜ËÏË Ó„‡Ì‡ÏË Ï‡¯ËÌ. ó‡ÒÚ¸ 2 6. ÉˉÓÒÚ‡Ú˘ÂÒÍË Ú‡ÌÒÏËÒÒËË Ò‡ÏÓıÓ‰ÌÓÈ ÚÂıÌËÍË 7. ëËÒÚÂÏ˚ ÛÎÂ‚Ó„Ó ÛÔ‡‚ÎÂÌËfl

КОМПЛЕКТУЮЩИЕ

ОПЫТ

8. íÓÏÓÁÌ˚ „ˉÓÒËÒÚÂÏ˚

Ç

силовых гидроприводах при регулировании потока рабочей жидкости потери мощности становятся актуальной задачей. Дроссельное регулирование генерирует большое количество тепла, которое тратится впустую. При этом дизельное топливо в мобильной технике и потребляемая электроэнергия стационарного оборудования расходуются весьма неэффективно. Насосы с переменным рабочим объемом позволяют изменять расход рабочей жидкости, затрачивая на это незначительную мощность. При длительных технологических операциях, когда изменение скоростей исполнительных механизмов машин требуется выполнять нечасто, оператор в состоянии отслеживать ход выполнения работ и управлять производительностью насоса. Но динамичная работа машины требует очень быстрого регулирования расхода рабочей жидкости или поддержки его постоянного значения в условиях скачкообразного изменения давления. Оператору также трудно управлять насосом при выполнении точных работ. В качестве примеров можно привести работу экскаватора, движение бульдозера или погрузчика в условиях строительной площадки, а также крана при монтаже тяжелых строительных конструкций. Ограниченную физиологическую реакцию человека заменяет автоматика. Механическое управление насосами с переменным рабочим объемом выполняют различные регуляторы. Зарубежные специалисты часто называют эти устройства компенсаторами. При изменении внешней нагрузки в зависимости от требуемых функций регуляторы (компенсаторы) обеспечивают постоянную мощность, потребляемую насосом от первичного двигателя, выработку им постоянного

Корнюшенко С.И., д.т.н., профессор РАЕН

PUMPS REGULATORS WITH VARIABLE WORKING VOLUME Kornyushenko S.I., Dr. of sciences, RANS professorr

In the article are considered action principles of the regulators of hydraulic pumps with a variable working volume. Here are exposed control methods of the regulators, their graphic characteristics are given, a power distribution during pumps control with regulators is shown.

расхода или поддержание постоянного давления. Регуляторы выполняют и более сложные функции, оптимизируя работу гидропривода машины. Регуляторы устанавливаются на насосы для открытых и закрытых гидросхем, управляют наклонной шайбой или наклонным блоком цилиндров аксиально-поршневых гидромашин. Конструкции их несколько различаются, но принцип работ одинаков. Регуляторы используются на аксиальнопоршневых насосах с широкой линейкой рабочих объемов от 10 см3 и более с давлением до 35,0 МПа (350 бар). Регуляторы монтируются непосредственно на корпусе насоса. На рис. 1 показаны типовые регуляторы на аксиально-поршневых насосах с наклонной шайбой и наклонным блоком цилиндров. На рис. 2 представлен аксиально-поршневой насос с наклонной шайбой, оснащенный регулятором потока. Этот тип насоса предназначен для открытых гидросхем. Он широко используется в различных гидравлических машинах и оборудовании и является одним

>>> Рис. 1. Регуляторы аксиально-поршневых насосов: а) насос с наклонной шайбой; б) насос с наклонным блоком цилиндров

ОБУЧЕНИЕ ИСТОРИЯ

РЕГУЛЯТОРЫ НАСОСОВ С ПЕРЕМЕННЫМ РАБОЧИМ ОБЪЕМОМ

a

СТТ 2’2013

б


>>> Рис. 4. Гидравлическая схема регулятора

НОВОСТИ/СОБЫТИЯ АНАЛИТИКА ТЕХНИКА

>>> Рис. 2. Типовой аксиально-поршневой насос для открытых гидросхем с регулятором

гидравлическую силу, действующую на его торец. Эта сила зависит от величины давления в пружинной полости, которое меньше, чем в противоположной. Его значение определяется величиной перепада давления на дросселе внутри шейки золотника. Пилотный клапан с учетом действия на его золотник слабой пружины и разницы давления настраивается на 1,03,0 МПа, в зависимости от условий применения насоса. Пружина золотника ограничения давления силовая и настроена на 25,0-28,0 МПа. Рассмотрим работу регулятора потока, у которого пилотный клапан настроен на давление 2,0 МПа. Насос при пуске вырабатывает максимальный расход. Рост давления в гидросистеме перемещает дросселирующий пилотный золотник влево, и рабочая жидкость, поступая в управляющий плунжер, отклоняет шайбу, уменьшая рабочий объем насоса, снижая его расход. При достижении величины давления 2,0 МПа пилотный золотник полностью открывает свои рабочие окна. Рабочая жидкость отклоняет шайбу в положение, соответствующее установленной величине расхода насоса. Расход резко падает. В этот момент в насосе возникает гидроудар. Характеристика такого регулирования расхода показана на рис. 6 (кривая 1). На рис. 5 показана схема регулятора, позволяющая плавно осуществлять пуск насоса. В этом устройстве при отключенном электромагнитном клапане Y1 давления в торцевых камерах верхнего золотника р1 и р3 равны, поэтому при его росте до величины настройки клапана ограничения давления пружина пилотного золотника удерживает его от перемещения влево.

ТЕХНОЛОГИИ

85

КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ОБУЧЕНИЕ

>>> Рис. 5. Схема управления регулятором

СТТ 2’2013

ИСТОРИЯ

из самых распространенных на мировом рынке машиностроительной гидравлики. Его максимальное рабочее давление обычно составляет 28,0 МПа, а пиковое давление – 35,0 МПа. Регулятор потока обеспечивает постоянный расход рабочей жидкости при изменении давления нагрузки. Типовой регулятор монтируется на корпусе насоса, как показано на рис. 2, и управляет двумя пилотными потоками. На рис. 3 показана принципиальная конструкция такого регулятора потока, а его гидравлическая схема приведена на рис. 4. Регулятор потока состоит из двух дросселирующих золотников (пропорциональных клапанов 3/2), установленных в корпусе. С одного торца каждый золотник поджат пружиной. Пружина пилотного (верхнего на рис. 3) золотника имеет небольшую жесткость, а пружина золотника ограничения максимального давления (нижнего на рис. 3) – силовая. Пружинная полость пилотного золотника (левая на рис. 3) соединена с противоположной (правой на рис. 3) через дроссель, выполненный внутри его шейки. Пружинная полость золотника ограничения давления соединена со сливом. Противоположные торцевые полости золотников (правые на рис. 3) связаны с линией нагнетания насоса. В корпусе регулятора выполнены стабилизирующие дроссели. Рабочая жидкость из регулятора поступает в управляющий плунжер насоса, который перемещает наклонную шайбу (рис. 4). Противоположный возвратный подпружиненный плунжер всегда стремится вернуть наклонную шайбу в исходное положение, соответствующее максимальному рабочему объему насоса. Жесткость пружины пилотного золотника регулятора очень маленькая. Но чтобы сдвинуть этот золотник, помимо небольшого сопротивления пружины необходимо преодолеть

ОПЫТ

>>> Рис. 3. Конструктивная схема регулятора потока


и одновременно через дроссель в левую подпружиненную. Из нее по внутренним каналам управляющий поток через предохранительный клапан под давлением 25,0 МПа направляется на слив. В правой торцевой полости пилотного золотника давление больше, чем в левой (за счет потери на дросселе), поэтому он смещается влево. Проходное сечение уменьшается, перепад давления на кромках пилотного золотника увеличивается, в управляющем плунжере давление становится меньше, и возвратный плунжер отклоняет шайбу в положение уменьшения рабочего объема, соответствующее небольшому расходу. Насос работает при давлении 25,0 МПа, но при малом расходе. Его графическая характеристика показана на рис. 8 (кривая 3).

>>> Рис. 6. Стартовые характеристики насоса при работе регулятора с электромагнитным клапаном и без него При включении электромагнитного клапана Y1 подпружиненная полость пилотного золотника регулятора изолируется от линии нагнетания насоса. Перемещение пилотного золотника в левую сторону сдерживает только слабая пружина. Он вытесняет рабочую жидкость из подпружиненной торцевой полости через дроссель на слив. Такое демпфирование позволяет очень быстро, но равномерно, без колебаний, перемещаться пилотному золотнику. Он сразу же открывает доступ рабочей жидкости в управляющий плунжер, который мгновенно перемещает наклонную шайбу в положение, соответствующее выбранной величине расхода. Таким образом, обеспечивается плавный пуск насоса, без гидравлических ударов (кривая 2 на рис.6). Рассмотрим принцип двухступенчатого управления регулятором потока. На рис. 7 показана схема такого регулятора. При выключенных электромагнитных клапанах Y1, Y2, Y3 на пилотный золотник действует управляющее давление величиной не выше 2,0 МПа, т.е. регулятор работает по вышеописанному принципу. Первая ступень управления регулятором осуществляется следующим образом. При вращении насоса включается электромагнитный клапан Y1. Пропорциональный электрический сигнал Y2, управляющий предохранительным клапаном, увеличивается до максимума, ограничивая пилотное давление значением 25,0 МПа. Управляющий поток от насоса проходит через внутренние отверстия пилотного золотника в его правую торцевую полость

>>> Рис. 7. Схема регулятора с двухступенчатым управлением

ИСТОРИЯ

ОБУЧЕНИЕ

КОМПЛЕКТУЮЩИЕ

ОПЫТ

ТЕХНОЛОГИИ

ТЕХНИКА

АНАЛИТИКА

НОВОСТИ/СОБЫТИЯ

86

СТТ 2’2013

>>> Рис. 8. Характеристика насоса при одноступенчатом управлении Включение электромагнитного клапана Y3 приводит в действие вторую ступень управления регулятором. При таких условиях регулятор устанавливает наклонную шайбу в положение, соответствующее половине рабочего объема, т.е. насос вырабатывает половину потенциального расхода. Когда включается электромагнит Y3, давление в правой торцевой камере пилотного золотника будет немного падать, позволяя ему перемещаться вправо, уменьшая перепад давления на дросселирующих кромках. В управляющем плунжере давление увеличится, и он отклонит шайбу, увеличив рабочий объем на величину, соответствующую половине производительности насоса. График такой характеристики показан на рис. 9 (кривая 4).

>>> Рис. 9. Характеристика насоса при двухступенчатом управлении


>>> Рис. 11. Характеристика регулятора с LS системой управления

Здесь подпружиненная полость пилотного золотника через Х-порт регулятора соединена с линией нагнетания, снабжающей рабочей жидкостью гидродвигатель (на схеме – гидромотор). Отметим, что на приведенной схеме показан сам принцип соединения канала LS с регулятором. Сигнал LS, получаемый регулятором, может подаваться из различных точек гидросистемы в зависимости от особенностей конструкции машины. В исходном положении насос будет разгружен. При подаче электросигнала Y2 на пропорциональный клапан рабочий поток от насоса направится в гидродвигатель. Давление р2 будет интенсивно расти до величины, необходимой гидродвигателю. Одновременно растет давление в LS канале и, следовательно, в пружинной полости пилотного золотника. Смещаясь вправо, он заставляет давление р1 повышаться. В результате на пропорциональном электроуправляемом клапане Y1 установится перепад давления (∆р = р1 – р2), равный величине настройки пилотного клапана регулятора, т.е. в нашем примере 2,0 МПа. Вне зависимости от роста или падения давления в гидродвигателе перепад давления на клапане Y1сохранится постоянным, поэтому расход рабочей жидкости в гидродвигатель не будет изменяться. Но чтобы увеличить или уменьшить расход, т.е. скорость гидродвигателя, необходимо изменить величину перепада давления на пропорциональном клапане Y1. Это достигается изменением величины электрического сигнала управления, подаваемого на пропорциональный электроуправляемый кла-

Рис. 12 иллюстрирует распределение мощности в насосе с LS регулятором. Графики показывают, что при управлении насоса LS регулятором экономится большое количество мощности. Потери возникают только при перепаде давления на электроуправляемом пропорциональном клапане. Но они незначительны по сравнению с общей мощностью насоса. Помимо описанных существуют и другие типы регуляторов: давления, мощности и т.п., которые реализовывают различные характеристики управления насосами. Но принцип работы всех регуляторов идентичен.

СТТ 2’2013

ОБУЧЕНИЕ

>>> Рис. 10. Регулятор с LS системой управления

КОМПЛЕКТУЮЩИЕ

ОПЫТ

>>> Рис. 12. Распределение мощности в насосе с LS регулятором

ТЕХНОЛОГИИ

ТЕХНИКА

АНАЛИТИКА

пан Y1. Изменение площади проходного сечения клапана приводит к изменению величины перепада давления на нем (∆р), в результате изменяется расход (Q) в гидродвигатель. Такая характеристика показана на рис. 11.

ИСТОРИЯ

Описанные регуляторы потока во многом используются в гидросистемах с практически постоянным давлением нагрузки. Но существует большое количество типов машин и оборудования, в гидросистемах которых давление нагрузки всегда меняется в широком диапазоне. В таких случаях используются регуляторы, чувствительные к изменениям нагрузки. Они эффективно сохраняют мощность машин, особенно при минимальных значениях давлений нагрузки. Такие регуляторы не являются слишком сложными и работают по известным принципам. Мы знаем, что величина потока, проходящего через дроссель, определяется перепадом давления (∆р = р1 – р2). Разность давления между р1 и р2 преобразовывается в расход рабочей жидкости, который, воздействуя на регулятор, будет изменять скорость гидродвигателя. Поэтому регулятор должен поддерживать перепад давления постоянным независимо от изменения давления нагрузки. Тогда и расход, поступающий в гидродвигатель, сохранится постоянным. Обратимся к схеме регулятора на рис. 10, на котором ясно видны изменения.

НОВОСТИ/СОБЫТИЯ

87

Tubing 2  

трубокладчики2

Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you