ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Тяжело нагруженные гидрофицированные технологические машины циклического действия, например автомобильные стреловые гидрокраны и навесные на тракторы гидроманипуляторы грузоподъёмностью свыше одной тонны, характеризуются повышенными динамическими нагрузками в гидросистеме, которые передаются на металлоконструкции и на машину в целом. Колебания давления в гидросистеме провоцируют раскачивание стрелы и груза на крюке, вследствие этого приходится ограничивать производительность машины - скорости подъёма, переноса и опускания груза. В противном случае возникают недопустимые нагрузки и ускорения, а в ряде случаев - и нарушение безопасности выполнения подъемно-технологических операций с грузом. Это негативное явление проявляется тем больше, чем выше нагрузка на крюке, что снижает эффективность машины. Для повышения эффективности грузоподъёмных устройств и других гидрофицированных машин циклического действия предлагается включать в их гидросистему пневмогидравлические аккумуляторы, но при этом требуются соответствующие схемы управления гидроцилиндрами и вместимость пневмогидроаккумуляторов.

На примере управления одним гидроцилиндром ГЦ гидропривод грузоподъёмного устройства включает в себя (см. рис.): гидронасос1,пневмогидроаккумулятор 2, гидрораспределитель 3, регулируемый дроссель 4, обратный клапан 5, автомат разгрузки насоса 6, бак 7 для рабочей жидкости, предохранительный клапан 8, фильтр 9 на сливе и другие элементы. Показанный на рис. гидропривод работает на давлении до 10,3 МПа, в частности предохранительный клапан рассчитан на давление 10,5 + 0,5 МПа. Возможен и другой вариант, согласно которому зарядка пневмогидроаккумулятора насосом производится на давление 25 МПа, при этом на выходе из пневмогидроманипулятора устанавливается регулятор, который снижает давление до 10,5 МПа. В первом варианте гидропривод должен быть работоспособным при снижении давления до 5,5-6,0 МПа (за счёт разрядки пневмогидроаккумулятора). Во втором варианте давление в гидросистеме - после пропускания рабочей жидкости через регулятор - остаётся неизменным (10,5 МПа), при этом требуется насос большей мощности, развивающий давление не менее 25 МПа (для зарядки пневмогидроаккумулятора). По сравнению с обычным (насосным) гидроприводом - без пневмогидроаккумулятора - в обоих вариантах предложенного гидропривода (будем называть его гидропневмоприводом) мощность гидронасоса в 3-4 раза меньше. Гидрокран или гидроманипулятор содержит несколько гидроцилиндров. При независимой (параллельной) работе двух-трёх цилиндров гидросистема включает несколько схем управления, подобных рисунку. При последовательной работе гидроцилиндры могут быть задействованы от одного пневмогидроаккумулятора, при этом вместимость (маневренный объём жидкости) аккумулятора или блока аккумуляторов должна обеспечить 2-3 цикла работы всех исполнительных механизмов.

Маломощный насос1осуществляет зарядку - нагнетает рабочую жидкость в пневмогидроаккумулятор 2. При достижения заданного давления избыток жидкости посредством автомата разгрузки насоса 6 сливается в бак, разгружая насос и снижая энергопотребление. В представленном варианте пневмогидроаккумулятор является основным источником гидравлической энергии, наряду с этим аккумулятор несёт функции высокоэффективного демпфера в гидросистеме. В обычном гидроприводе простой схемы (без объёмного регулирования) ограниченное регулирование производительности насоса и, следовательно, скорости движения исполнительных механизмов осуществляется изменением частоты вращения двигателя. В гидропневмоприводе глубокое бесступенчатое регулирование скорости осуществляется дросселем 4, который лишь изменяет проходное сечение на выходе из пневмогидроаккумулятора. Как только начинается разрядка аккумулятора, насос автоматически переходит в режим зарядки. В устройствах циклического действия рабочие циклы чередуются с холостыми и малонагруженными циклами, а также с технологическими паузами. В это время маломощный и экономичный насос заряжает аккумуляторы, обеспечивая более щадящую и равномерную загрузку двигателя. Гидропневмопривод существенно снижает пики давления в гидросистеме, т.е. уменьшает динамические нагрузки на агрегат, причём эффективность демпфирования и диссипации энергии тем больше, чем выше внешняя нагрузка. Гидропневмопривод приспосабливается к нагрузке, вследствие чего время рабочего цикла снижается на 20-40%, причём наибольшему сокращению подвергаются холостые и малонагруженные циклы. В итоге достигается повышение производительности грузоподъёмного устройства при снижении энергозатрат и динамических нагрузок.