Гидравлическая система одноковшового экскаватора "KOMATSU"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство профессионального образования подготовки и расстановки кадров Республики Саха (Якутия)

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Республики Саха (Якутия)

"Горно-геологический техникум"

Выпускная квалификационная работа

на тему: "Гидравлическая система одноковшового экскаватора "KOMATSU""

1. Основные принципы гидравлической системы

Гидравлическая система управления играет очень важную роль в обеспечении нормальной работы автоматической трансмиссии. Без гидравлической системы невозможна ни передача мощности, ни автоматическое управление трансмиссией. Рабочая жидкость обеспечивает смазку, переключение передач, охлаждение и соединение трансмиссии с двигателем. При отсутствии рабочей жидкости ни одна из этих функций не будет выполняться. Поэтому перед детальным изучением работы фрикционов и тормозов автоматической трансмиссии необходимо изложить основные положения гидравлики.

Одноковшовый экскаватор - землеройная машина циклического действия для разработки (копания), перемещения и погрузки грунта. Рабочим органом является подвижный ковш, закреплённый на стреле, рукояти или канатах. Ковш загружается за счет перемещения относительно разрабатываемого грунта. При этом корпус экскаватора относительно грунта остается неподвижным - тяговое усилие создаётся механизмами экскаватора. Это отличает экскаватор от скрепера и погрузчика, где тяговое усилие при загрузке ковша создаётся перемещением корпуса машины.

Одноковшовый экскаватор - наиболее распространённый тип землеройных машин, применяемых в строительстве и добыче полезных ископаемых.

Таблица. Размерные группы

Гидравлические экскаваторы. Гидравлические экскаваторы обладают конструктивными, технологическими и экономическими преимуществами по сравнению с экскаваторами с механическим приводом. Конструктивные и технологические преимущества определяются главным образом применением объемного гидропривода для передачи мощности от двигателя рабочим механизмам машины. Гидравлический привод позволяет: реализовать большие передаточные числа от ведущего звена источника энергии к механизмам и рабочему оборудованию машины без применения громоздких и сложных по кинематике устройств; упростить кинематику и значительно расширить номенклатуру рабочего оборудования (телескопическое оборудование, лопата с двухчелюстным ковшом, напорный грейфер, рыхлитель, планировщик, разнообразные захваты, крановое оборудование для монтажных работ и др.); расположить рабочие механизмы независимо от силовой установки, что создает возможность для их наилучшей компоновки; достаточно простыми средствами выполнять удобное и независимое бесступенчатое регулирование в широком диапазоне скоростей рабочих движений, совмещаемых по времени, что улучшает технологические возможности машины (в частности, позволяет заменять ручной труд на земляных работах) н повышает эффективность использования мощности двигателя; этому также способствует жесткая двусторонняя фиксация исполнительных механизмов в любом положении и возможность без дополнительных устройств реверсировать направление движения исполнительного механизма при любой системе гидропривода; применить автоматическое н полуавтоматическое управление, использование которого улучшает условия труда машиниста и повышает качество выполняемых работ; унифицировать. и нормализовать конструкцию элементов гидропривода для машин разных типоразмеров, ограничив их номенклатуру; исключить из силовых передач фрикционные муфты и тормоза, используемые при механической трансмиссии и подверженные интенсивному изнашиванию, а также существенно уменьшить число мест смазывания, что сокращает время технического обслуживания машин.

Гидропривод улучшаются и расширяются технологические возможности экскаваторов с различными видами рабочего оборудования. Например, увеличивается заполнение ковша обратной лопаты при копании на значительной глубине за счет реализации больших усилий копания (так как сопротивление грунта копанию воспринимается через стрелоподъемные цилиндры массой всего экскаватора), что повышает производительность машины. Создается возможность копания только посредством поворота ковша при неподвижной (относительно стрелы) рукояти, что позволяет выполнять работы в условиях города в непосредственной близости от подземных коммуникаций, где требования к безопасности ведения работ часто вынуждают использовать ручной труд.

При использовании погрузчика обеспечиваются близкая к горизонтальной траектория движения режущего контура ковша и большее его заполнение за счет поворота ковша на себя в конце горизонтального перемещения.

При использовании грейфера обеспечивается эффективное копание достаточно плотных грунтов благодаря возможности воспринимать массой всего экскаватора реакцию грунта при копании, возможность использования его для отрывки ям, приямков, колодцев, а также для перегрузки длинномерных штучных грузов (например, бревен), различно ориентированных в плане по отношению к экскаватору.

Расширение и улучшение технологических возможностей экскаваторов с гидроприводом не ограничивается приведенными примерами.

Экономические преимущества экскаваторов с гидроприводом вытекают из конструктивных и технологических преимуществ. Так, расширение номенклатуры сменного рабочего оборудования и его специфическая кинематика, а также независимое регулирование скоростей совмещаемых рабочих движений позволяют механизировать работы, которые ранее выполняли вручную. Это дает возможность не только существенно снизить стоимость и ускорить производство таких работ, но и высвободить большое число рабочих.

Нормализации конструкции и унификация элементов гидропривода создают реальные возможности для организации производства гидравлических экскаваторов на базе специализированного изготовления унифицированных изделий и выпуска необходимых народному хозяйству типоразмеров экскаваторов.

Кроме того, значительно уменьшается номенклатура запасных частей для парка эксплуатируемых экскаваторов н создается возможность применения агрегатного метода ремонта машин, а следовательно, уменьшаются их простои в ремонте и увеличивается времени полезного использования.

Улучшение условий труда в результате автоматизации управления дает возможность повысить производительность экскаваторов, а автоматизация их привода ведет к экономии энергетических ресурсов вследствие повышения общего КПД машин.

Сокращение времени, необходимого для технического обслуживания машины, позволяет повысить коэффициент ее использования в течение смены и для наиболее распространенных типоразмеров экскаваторов уменьшить число обслуживающего персонале.

Перечисленные факторы обусловливают при надлежащей организации изготовления и эксплуатации экскаваторов с гидроприводом повышение темпа строительных работ и снижение стоимости разработки грунта.

Экскаватор Комацу 1250 оборудуется гидросистемой HydrauMind, в состав которой входят два насоса переменной мощности. Это обеспечивает опциональное распределение мощностных характеристик двигателя. Гидравлическая система имеет закрытый центр и электронное управление. Электроника гарантирует сохранение мощности и давления при любом режиме работы. Для управления рабочими органами используются три насоса. Для определения предельной нагрузки установлена специально разработанная система. Она отвечает за направление мощности гидравлической системы в место приложения нагрузки, что гарантирует эффективную работу экскаватора Комацу РС 1250 и сокращает гидравлические потери.

При работе гидравлики вырабатывается малое количество тепла. Для очистки гидравлической жидкости предусмотрены фильтры, защиту главного насоса обеспечивает фильтр высокого давления. Благодаря этим особенностям вся система отличается длительным сроком службы.

Тип HydrauMind (гидромеханическая система новой усовершенствованной конструкции);

- система с закрытым центром, оснащенная клапанами отслеживания нагрузки и компенсации давления;

Число выбираемых рабочих режимов 3

Главный насос: Тип аксиально-поршневой, переменного рабочего объема;

Насосы для контуров стрелы, рукояти, поворота платформы и ходового механизма;

Максимальный объем подачи 439 л/мин. (116 галлонов США в минуту);

Питание контура управления обеспечивается саморедуцирующим клапаном;

Гидромоторы: Хода два, аксиально-поршневые, с механизмами стояночного тормоза; Поворота платформы один, аксиально-поршневой, с тормозом платформы;

Настройка предохранительных клапанов:

Контуров рабочего оборудования........................... 37,3 МПа (380 кгс/см 2) 5400 фунтов на кв. дюйм

Контура хода 37,3 МПа (380 кгс/см 2) 5400 фунтов на кв. дюйм

Контура поворота платформы 28,4 МПа (290 кгс/см 2) 4120 фунтов на кв. дюйм

Контура управления 3,2 МПа (33 кгс/см2) 470 фунтов на кв. дюйм;

Гидроцилиндры: (число - диаметр цилиндра х ход поршня х диаметр штока):

Стрелы 2-130 х 1355 х 90 мм (5,1 х 52,6 х 3,5 дюйма)

Рукояти 1-140 х 1635 х 100 мм (5,5 х 64,4 х 3,9 дюйма)

Ковша: для рукоятей длиной 2,5 м (8 футов и 2 дюйма) и 3,05 м (10 футов и 0 дюймов) 1-130 х 1020 х 90 мм (5,1 х 40,2 х 3,5 дюйма) для рукояти длиной 2,0 м (6 футов и 7 дюймов) 1-140 х 1009 х 100 мм (5,5 х 39,7 х 3,9 дюйма).

Устройство гидросистемы погрузчика Комацу, Катерпиллер, Терекс

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.

Компоненты гидросистемы погрузчика Комацу, Катерпиллер, Терекс

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.

Гидробак погрузчика Комацу, Катерпиллер, Терекс

Масло, подающееся насосом из гидробака в гидроцилиндры через распределительный клапан рабочего оборудования, объединяется с маслом из различных частей сливного контура. Часть этого масла охлаждается в масляном радиаторе, фильтруется через масляный фильтр и сливается в гидробак.

Масляный фильтр фронтального погрузчика Komatsu, Cat, Terex относится к тому типу фильтров, которые фильтруют все масло, поступающее в сливной контур.

Если масляный фильтр засорился, приводится в действие перепускной клапан фильтра, предохраняя от повреждения сливной контур и масляный фильтр.

Кроме того, перепускной клапан фильтра приводится в действие, когда в сливном контуре возникает разрежение.

Перепускной клапан масляного фильтра погрузчика Комацу, Катерпиллер, Терекс

Если фильтр засорен - Перепускной клапан открывается, и масло сливается непосредственно в бак, не проходя через фильтр. Установленное давление для перепускного клапана: 1,27 кг/см 2.

Если в сливном контуре образовалось отрицательное давление - Клапан перемещается вверх и выполняет функции обратного клапана. Установленное давление для обратного клапана: 0,26 кг/см 2.

Предотвращение возникновения отрицательного давления в баке - Гидробак герметично закрыт, так что если уровень масла внутри гидробака понижается, то в баке возникает отрицательное давление.

В этом случае под действием разности давления внутри бака и атмосферного давления открывается тарельчатый клапан, и в бак попадает воздух, предотвращая возникновение отрицательного давления внутри бака. Давление всасывания: 0,03 кг/см 2.

Предотвращение повышения давления внутри гидробака - Если в процессе работы давление в баке превышает установленное давление в силу изменения уровня масла в баке либо повышения температуры, то приводится в действие втулка, сбрасывающая давление внутри гидробака. Установленное давление: 1,6 кг/см 2.

Клапан PPC погрузчика Комацу, Катерпиллер, Терекс

Масло из насоса подается в канал. Контур закрыт золотником, и масло сливается через разгрузочный клапан.

В то же время масло в канале главного распределительного клапана сливается через канал золотника. Помимо того, масло в канале сливается через канал золотника.

Клапан PPC передает давление масла от подпиточного насоса на торцевую поверхность золотника каждого распределительного клапана, в зависимости от длины хода рычага управления. Это давление масла приводит к перемещению золотника.

Работа Клапана PPC фронтального погрузчика Komatsu, Cat, Terex.

Рычаг управления в положении УДЕРЖАНИЯ (Рис. Каналы PA1, P4, PB1 и P1 соединены со сливной камерой D через канал точного управления (f) в клапане (8). гидравлическая экскаватор преимущество устройство

Рычаг управления слегка передвинут (точное управление). Когда поршень (2) начинает отжиматься пластиной (10), держатель (5) также отжимается. Клапан (8) также отжимается пружиной (7) и смещается вниз.

При этом канал точного управления (f) отсекается от сливной камеры D. Почти в то же время он соединяется с камерой PP, воспринимающей давление насоса, и давление насоса управления передается через канал точного управления (f) в канал P4.

Когда давление в канале P4 повышается, клапан (8) отжимается назад. Канал точного управления (f) отсекается от камеры PP, воспринимающей давление насоса. Почти в то же время он соединяется со сливной камерой D, и давление в канале P4 сбрасывается в сливную камеру D.

Клапан (8) перемещается вверх и вниз, пока сила пружины (7) не уравновесит давление в канале P4. Положение клапана (8) и корпуса (9) (когда канал точного управления (f) находится посередине между сливной камерой D и камерой PP, воспринимающей давление насоса) не изменяется до тех пор, пока головка клапана (8) не коснется основания поршня (2).

Следовательно, пружина (7) сжимается пропорционально ходу рычага управления, поэтому давление в канале P4 также повышается пропорционально ходу рычага управления.

Золотник распределительного клапана фронтального погрузчика Komatsu, Cat, Terex перемещается в положение, в котором давление в канале PA1 (такое же, как в канале P4) и усилие отжимной пружины распределительного клапана уравновешиваются.

Рычаг управления возвращен из слегка передвинутого положения (точное управление) в состояние УДЕРЖАНИЯ.

Когда пластина (10) начинает отжиматься назад, поршень (2) отжимается вверх с усилием, соответствующим усилию центрирующей пружины (6) и давлению в канале P4.

В то же время канал точного управления (f) клапана (8) соединяется со сливной камерой D, и масло сливается из канала P4. Если давление в канале P4 опускается слишком низко, то клапан (8) отжимается вниз пружиной (7).

Канал точного управления (f) отсекается от сливной камеры D и почти в то же время соединяется с камерой PP, воспринимающей давление насоса.

Давление насоса фронтального погрузчика Komatsu, Cat, Terex передается до тех пор, пока давление в канале PA1 не вернется к уровню, эквивалентному положению рычага.

Когда золотник распределительного клапана возвращается в исходное положение, масло в сливную камеру D поступает через канал точного управления (f') клапана с той стороны, в которой он не перемещается. Затем излишки масла поступают через канал P1 в камеру PB1.

Рычаг управления передвинут до конца хода. Пластина (10) отжимает поршень (2) вниз, и поршень (2) с силой отжимает клапан (8). Канал точного управления (f) отсекается от сливной камеры D и соединяется с камерой PP, воспринимающей давление насоса.

Таким образом, масло, нагнетаемое насосом управления, проходит через канал точного управления (f) и поступает в камеру PA1 из канала P4, и воздействует на золотник распределительного клапана. Масло, сливаемое из камеры PB1, поступает из канала P1 через канал точного управления (f) в сливную камеру D.

Разгрузочный клапан PPC погрузчика Комацу, Катерпиллер, Терекс

Примечание: 1. Главный клапан, 2. Пружина, 3. Седло клапана, 4. Управляющий тарельчатый клапан, 5. Пружина, 6. Винт.

Разгрузочный клапан PPC находится между насосом PPC, насосом тормозной системы и клапаном PPC. Если насос PPC работает вхолостую, либо в контуре возникло избыточное давление, клапан стравливает излишки масла, предотвращая повреждения насоса или контура.

Разгрузочный клапан фронтального погрузчика Komatsu, Cat, Terex установлен на загрузочном клапане. Канал А соединен с насосным контуром, а канал С соединен со сливным контуром.

Масло поступает через дроссель в главном клапане (1) и заполняет канал В. Кроме того, управляющий тарельчатый клапан (4) установлен на седле клапана (3).

Когда давление в каналах А и В достигает установленного уровня, управляющий тарельчатый клапан (4) открывается и давление масла в канале В сбрасывается из канала D в канал С, понижая давление в канале В.

Когда давление в канале В понижается, благодаря работе дросселя главного клапана (1) в каналах А и В возникает разность давлений. Главный клапан (1) открывается под действием давления в канале А, и масло из канала А сливается в канал С, разгружая контур.

Размещено на Allbest.ru