Рекуперативная вспомогательная гидросистема базового автомобиля автокрана

Полезная модель относится к средствам рекуперации энергии транспортных средств и может быть использована в качестве вспомогательной гидросистемы автокрана, выполняющей функции гидрообъемного торможения на спусках и дополнительного привода трансмиссии на подъемах и мягких грунтах, а также резервного энергоисточника, улучшающего условия работы гидропривода и осуществляющего операции по подготовке неисправного автокрана к буксировке. Рекуперативная вспомогательная гидросистема автокрана содержит обратимую гидромашину, имеющую возможность кинематической связи с промежуточным валом коробки передач при торможении крана, которая в режиме насоса всасывает рабочую жидкость из гидробака и подает ее в напорный трубопровод, снабженный регулирующим интенсивность торможения дросселем, и далее, через обратный клапан, в пневмогидроаккумулятор, который при этом заряжается до максимального значения давления, на которое отрегулирован его клапан-выключатель, при открытии которого подача насоса направляется на слив в гидробак; после прекращения торможения сцепление отсоединяет насос от привода, а пневмогидроаккумулятор остается заряженным до определенного давления. В режиме дополнительного привода обратимая гидромашина, получая питание от пневмогидроаккумулятора, начинает работать в режиме гидромотора, передавая крутящий момент на промежуточный вал коробки передач автокрана и, соответственно, увеличивая тяговый момент на его ведущих колесах. Встроенный в штатную гидросхему автокрана пневмогидроаккумулятор осуществляя периодическую разгрузку основного насоса с целью сохранения его ресурса и принимая реактивные давления, возникающие при торможении поворотной платформы крана, снижает динамику работы блока клапанов этого механизма, а также может использоваться в качестве резервного источника энергии для подготовки к буксировке неисправного крана.

Полезная модель относится к средствам рекуперации энергии транспортных средств и может быть использована в качестве вспомогательной гидросистемы автокрана или другой гидрофицированной колесной машины, выполняющей функции вспомогательного гидрообъемного торможения на спусках и дополнительного привода трансмиссии машины на подъемах и мягких грунтах, а также резервного энергоисточника при поломке двигателя или приводимого им основного гидронасоса для осуществления операций по подготовке неисправного автокрана к буксировке за счет собственных конструктивных возможностей.

Известней способ рабочего гидрообъемного трансмиссионного торможения двухосного автомобиля, при котором в момент торможения трансмиссионный вал соединяется с объемным насосом, начинающим засасывать рабочую жидкость из гидробака и подавать ее в напорный трубопровод; в последнем жидкость проходит через регулируемый дроссель и возвращается в бак; по мере закрытия дросселя сопротивление движению жидкости и соответственно вращению трансмиссии увеличивается, а при полном закрытии дросселя движение жидкости прекращается, и связанная с ним трансмиссия останавливается (А.Д.Кольга. Трансмиссионное торможение на основе объемных гидромашин, Автомобильная промышленность, 2004, 4, стр.1719).

Приведенная в прототипе схема трансмиссии двухосного автомобиля с рабочей тормозной системой гидрообъемного торможения содержит соединенный с трансмиссионным (карданным) валом объемный гидронасос, напорный трубопровод, связанный с педалью тормоза регулируемый дроссель, манометр и гидробак.

Применение трансмиссионного тормоза в качестве рабочей тормозной системы автомобиля имеет недостаток: при торможении трансмиссионного вала и кинематически связанного с ним корпуса межколесного дифференциала (то есть водила планетарного механизма) ведущие колеса моста автомобиля стремятся вращаться в противоположные стороны, что может привести к потере его управляемости. Поэтому подобную схему целесообразно использовать только в качестве вспомогательной тормозной системы («горный тормоз») для плавного подтормаживания массивных машин на крутых спусках с целью исключения чрезмерной энергонагруженности и перегрева их рабочих тормозных механизмов.

Например, автокран КС-45717 на шасси КамА3-53213 массой 20,7 т, движущийся на 4-й передаче (передаточное число коробки передач i_кп=1,53) при номинальной частоте вращения коленчатого вала дизеля n_N=2600 об/мин развивает скорость: V=0,377n_N r_к/i_тр=0,377·2600·0,498/9,7250 км/ч=13,9 м/с.

Здесь r_к - статический радиус колеса, для шин 10.00R20 равен 0,498 м;

i_тp - передаточное число трансмиссии автокрана на 4-й передаче, является произведением передаточных чисел коробки передач i_кп и главной передачи i_гп=6,35, то есть i_тр =i_кп i_гп=1,53·6,35=9,72.

При этом он обладает кинетической энергией

E=mV²/2=20700·13,9²/22000 кДж.

Для того чтобы остановить автокран в течение 10 с (обычное рабочее торможение), требуется затратить энергию, мощность которой равна соответственно:

E/t=2000/10=200 кВт.

Учитывая количество таких торможений в течение смены можно говорить о выделяемой при торможении автокрана мощности в тысячи киловатт. До сих пор этот резерв мощности автокрана не используется с целью рекуперации, а просто превращается в тепловую энергию, что вызывает перегрев трущихся пар его тормозных механизмов, активный их износ и потерю эффективности тормозов, особенно при эксплуатации на пересеченной местности. В случае же экстренного торможения мощность выделяемой энергии увеличивается в несколько раз.

Отсюда возникает предложение о создании рекуперативной вспомогательной гидросистемы автокрана, использующей свойство обратимости аксиально-поршневой или радиально-поршневой гидромашины, имеющей возможность кинематической связи с его трансмиссией, позволяющей накапливать энергию торможения в пневмогидроаккумуляторе и затем повторно ее использовать для увеличения тягового момента на ведущих колесах машины, а также для оптимизации работы основной гидросхемы автокрана и в качестве резервного энергоисточника для подготовки неисправного автокрана к буксировке (поворот платформы и т.д.).

Предусмотренный конструкцией автокрана моторный тормоз-замедлитель при его включении посредством пневмопривода достаточно резко перекрывающий двумя поворотными заслонками выпускные трубопроводы дизеля с одновременном выключении подачи топлива в цилиндры (перевод дизеля в режим компрессора), имеет следующие недостатки (Автомобиль КАМАЗ: Руководство по ремонту и техническому обслуживанию. ОАО «КАМАЗ», 2001, с.194202):

- создает трансмиссионный тормозной момент только с включенной передачей, так как требуется кинематическая связь коленчатого вала с ведущими колесами, причем величина этого момента зависит от номера включенной передачи;

- не обеспечивает плавное регулирование тормозного усилия, что резко нагружает участвующие в торможении элементы трансмиссии;

- учитывая, что передний мост автокрана в транспортном положении дополнительно нагружен выступающей за его габарит стрелой, то инерционный перенос веса крана вперед при резком срабатывании тормоза-замедлителя (особенно на спуске) вызывает значительную разгрузку задней тележки, следствием чего может быть занос автокрана на участках дорог с пониженным сцеплением шин;

- тормоз-замедлитель не способен накапливать и повторно использовать выделяющуюся при торможении кинетическую энергию машины.

Предлагаемая схема рекуперативного гидрообъемного торможения позволяет устранить перечисленные недостатки моторного тормоза-замедлителя.

Известно, что картер 5-ступенчатой коробки передач (КП) модели 142 названного автокрана предусматривает два люка для установки коробок отбора мощности (КОМ). Через правый люк от зубчатого венца блока шестерен заднего хода посредством КОМ осуществляется привод основного аксиально-поршневого насоса 210.25 гидросистемы автокрана. Левый люк может быть использован для установки вспомогательной обратимой гидромашины, привод которой может производиться посредством однотипной КОМ, но уже от зубчатого венца шестерни заднего хода промежуточного вала КП (то есть вал гидромашины будет вращаться даже при выключенной передаче, так как в любом случае при работающем дизеле и включенном сцеплении промежуточный вал продолжает принудительное вращение - это свойство может быть использовано для заряда пневмогидроаккумулятора, например, при поломке насоса гидросистемы в процессе работы крана).

Функциональная схема предлагаемой вспомогательной гидросистемы автокрана приведена на фиг.1.

Схема содержит первичный I, вторичный II и промежуточный III валы КП, вал IV привода обратимой гидромашины, зубчатую пару 1 и 2 (z _i - число зубьев) постоянного зацепления КП, ведущую шестерню 3 заднего хода промежуточного вала КП, паразитную шестерню 4 КОМ, каретку 5 (КОМ включена), вилку 6 со штоком (для включения КОМ перемещением каретки влево), сцепление (например, электромагнитное) 7, карданную передачу 8, обратимую гидромашину 9 (9а - насос, 9б - гидромотор), регулируемые дроссели 10 и 16, клапан-выключатель 11, обратный клапан 12; пневмогид-роаккумулятор 13, краны 14, 18 и 19, гидрозамок 15, манометр 17, клапаны обратные КО-5, КО-6 и КО-7.

Кроме того, на фиг.1 также представлены некоторые элементы основной гидравлической схемы автокрана, необходимые для иллюстрации работы предлагаемой схемы, а именно: НА - насос аксиально-поршневой; HP - насос ручной; С - слив; Р2 - гидрораспределитель (секция Р4/3); Ц11 - гидроразмыкатель; Д1 - гидромотор поворота; КО-1, КО-2, КО-3, КО-4 - клапан обратный; БК - блок клапанов; КП-1, КП-2 - клапан предохранительный; М - предклапанная полость.

В режиме торможения трансмиссия вращает вал IV гидромашины 9а, работающей в режиме насоса и подающей жидкость из гидробака под давлением в пневмогидроаккумулятор (ПГАК) 13, накапливающий гидравлическую энергию.

Определим частоту вращения вала IV привода вспомогательной гидромашины при ее подключении к трансмиссии посредством сцепления 7 в режиме вспомогательного торможения автокрана на скорости 50 км/ч, для чего используем схему привода гидромашины 96 (режим насоса), изображенную на фиг.1.

При номинальной частоте вращения коленчатого вала дизеля n_N=2600 об/мин, соответствующей скорости автокрана на 4-й передаче 50 км/ч, частота вращения вала привода вспомогательной гидромашины (насоса) составит:

n_H=n_N /i_пp=2600/1,7=1529 об/мин,

где i_пp - передаточное число привода насоса, i_пр=i₁₂ i₃₄ i₄₅=2·1·0,85=1,7.

Таким образом, выбранный насос должен иметь номинальную частоту вращения не ниже 1529 об/мин и быть левого вращения.

В качестве примера примем для расчета аксиально-поршневую обратимую гидромашину 210.20 с рабочим объемом V₀=54,8 см³, номинальным давлением 16 МПа при n_ном =1800 об/мин (кратковременное давление - до 25 МПа), потребляемая в режиме насоса номинальная мощность 25,7 кВт, масса 23 кг.

В момент торможения приводной вал IV соединяется сцеплением 7 с вспомогательной гидромашиной 9а, которая всасывает рабочую жидкость из гидробака и подает ее в напорный трубопровод через регулируемый дроссель 10. В случае полного открытия дросселя 10 сопротивление движению жидкости минимально, вал вспомогательного насоса и связанная с ним трансмиссия испытывает минимальное сопротивление вращению. Давление жидкости передается через обратный клапан 12 в ПГАК 13, заряжая его. При повышении давления в ПГАК до максимального значения, на которое отрегулирована пружина клапана-выключателя 11, подача насоса через открытый клапан 11 направляется на слив в гидробак.

По мере закрытия дросселя сопротивление движению жидкости и соответственно вращению трансмиссии увеличивается, скорость автокрана плавно снижается, рабочая жидкость под давлением продолжает поступать на вход ПГАК.

Рассмотрим торможение автокрана КС-45717 полной массой 20,7 т на горизонтальной дороге с коэффициентом продольного сцепления шин =0,8 (соответствует сухому асфальтобетону).

Максимальная тормозная сила F_max, которая может быть реализована тормозной системой автокрана: F_max=mg=20700·9,8·0,8=162288 Н.

Обеспечивают ее шесть тормозных механизмов. Таким образом, каждый их них в среднем должен реализовать силу торможения

F _i=162288/6=27048 Н.

С учетом радиуса колеса автокрана r_к=0,498 м, тормозной момент на каждом колесе M_i составит: M_i=F_i r_K =27048·0,498=13470 Н·м, а суммарный, развиваемый всеми тормозными механизмами колес крана момент - 80819 Н·м.

Если гидрообъемный тормоз расположить в трансмиссии так, как показано на фиг.1, и кинематически связать его с дизелем приводом штатной КОМ с передаточным числом i_пp=i ₁₂ i₃₄ i₄₅=2·1·0,85=1,7, то, например, при движении крана на 4-й передаче (i_кп =1,53) трансмиссионный тормозной момент (приложен к корпусу дифференциала - водилу планетарного механизма, то есть после главной передачи), необходимый для полного затормаживания крана с учетом передаточного числа главной передачи (i_гп=6,35) определится как:

М_{тр.торм.}=6 M_i/i_кп i_гп i_пр=80819/1,53·6,35·1,7=4891 Н·м.

Это в 80819/489116,5 раза меньше, чем при существующей серийной тормозной системе.

Момент сопротивления М_{сопрот.} на валу обратимой гидромашины и, соответственно, сопротивление вращению трансмиссии зависит только от ее рабочего объема V ₀ и давления жидкости р: при торможении кратковременное давление

р_mах=25 МПа, p_min=16 МПа, р_ср =(р_mах+p_min)/2=(25+16)/2=20,5 МПа, перепад давлений р0,95р_ср=0,95·20,5=19,475 МПа.

Значение момента сопротивления на валу вспомогательной гидромашины в режиме насоса при торможении крана (регулируемый дроссель 10 - открыт):

М_{сопрот нас.}=V₀p/2=(54,8·10^-6·19,475·10⁶ )/2·3,14170 Н·м.

С учетом передаточного числа КОМ обратного привода (от насоса к промежуточному валу КП) i _прив.=1,18 и включенной 4-й передачи результирующий момент сопротивления вращению выходного вала КП (тормозной трансмиссионный момент) составит для выбранной обратимой гидромашины (режим насоса):

М_торм.=М_{сопрот нас.}i_прив. i_кп i_гп=170·1,18·1,53·6,351949 Н·м.

По мере закрытия дросселя 10 (см. фиг.1) давление на выходе насоса возрастает до срабатывания клапана-выключателя 11 при максимальном давлении 32 МПа, что вызывает увеличение момента сопротивления до значения 3200 Н·м.

Имеются насосы с давлением до 50 МПа, например, радиально-поршневой насос 50НР125, имеющий рабочий объем 125 см³, он сам может создать тормозной момент до 1000 Н·м без учета передаточных чисел трансмиссии машины.

Такой способ торможения обеспечивает линейную зависимость трансмиссионного тормозного момента от степени открытия дросселя 10 и позволяет плавно регулировать его величину, обеспечивая плавное торможение автокрана.

Величина же усилия, необходимого для управления дросселем 10, минимальна и не требует никаких особых усилий и дополнительных передач.

Вспомогательная тормозная система гидрообъемного торможения не исключает наличия остальных тормозных систем автокрана, она дополняет их, тем самым, повышая надежность, эффективность и безопасность торможения автокрана, особенно при его эксплуатации в горной и пересеченной местности.

Вместе с тем снижаются эксплуатационные расходы на ремонт и техническое обслуживание автокрана, поскольку снижается износ фрикционных накладок тормозных колодок и объемы регулировочных работ.

Таким образом, в режиме вспомогательного торможения автокрана трансмиссия вращает приводной вал гидромашины, подающей жидкость из бака в ПГАК, накапливающий гидравлическую энергию для повторного использования.

После прекращения торможения сцепление отсоединяет вспомогательную гидромашину от привода, а ПГАК остается заряженным до заданного давления.

Накопленную в ПГАК гидравлическую энергию можно использовать для увеличения силы тяги на колесах автокрана в тяжелых дорожных условиях, когда необходимы большой тяговый момент и малая угловая скорость. В этом случае КОМ выполняет функцию редуктора с передаточным числом Z₄/Z₅ =26/22=1,18 и понижает частоту вращения вала гидромотора, увеличивая тем самым тяговый момент на ведущих колесах автокрана. При движении в тяжелых дорожных условиях открывается кран 14 и на гидрозамок 15 подается давление управления от ПГАК. При открытых гидрозамке 15 и кране 18 давление жидкости поступает к вспомогательной гидромашине 9б, работающей теперь в режиме гидромотора, передающего крутящий момент на промежуточный вал III коробки передач.

При разряде ПГАК до заданного нижнего уровня давления клапан-выключатель 11 снова направляет подачу насоса при очередном торможении в аккумулятор давления. Максимальное давление в ПГАК, например, р_mах=32 МПа - ограничивается клапаном-выключателем 11, а минимальное p_min=16 МПа (которое является номинальным для выбранной гидромашины) - гидрозамком 15.

Таким образом, давление в ПГАК не опускается ниже p_min=16 МПа.

Среднее давление при его разряде составляет:

р_cр=(Р_mах+Р_min)/2=(32+16)/2=24 МПа.

Рассмотрим движение автокрана в тяжелых дорожных условиях на 1-й передаче при частоте вращения коленчатого вала дизеля, соответствующей максимальному крутящему моменту n _м=1700 об/мин.

Частота вращения промежуточного вала III коробки передач:

n_III=n _м/i₁₂=1700/2=850 об/мин=14,17 об/с,

где i₁₂ - передаточное число зубчатой пары постоянного зацепления коробки передач, i₁₂=2.

Частота вращения вала гидромотора n_гм, кинематически связанного с промежуточным валом III коробки передач с передаточным числом привода i_прив.=1,18 составит:

n_гм=14,17·1,18=16,72 об/с.

Перепад давления на вспомогательном гидромоторе

р0,95 р_ср=0,95·24=22,8 МПа.

Крутящий момент на валу вспомогательного гидромотора

М_гм=Qp/, Н·м;

где Q - потребляемая гидромотором подача (расход) жидкости (то есть поступающая от аккумулятора), Q=V₀ n_гм=54,8 10^-6·16,72=0,00092 м³/с;

V₀ - рабочий объем гидромашины (54,8 см³);

- угловая скорость вала гидромотора, =2 n_гм=6,28·16,72=105рад/с.

Тогда значение крутящего момента на валу вспомогательного гидромотора

М_гм=0,00092·22,8·10⁶ /105=199,8200 Н·м.

Дополнительный крутящий момент, подводимый от вспомогательного гидромотора к промежуточному валу КП с учетом передаточного числа обратного привода i_прив. =1,18 составит:

М_доп.=М_гм ·1,18=200·1,18=236 Н·м.

Дополнительный крутящий момент можно повысить, увеличив передаточное число КОМ при обратной передаче вращения от гидромотора к промежуточному валу КП, но это требует доработки конструкции штатной КОМ автокрана.

Появление дополнительного крутящего момента М _доп. на промежуточном, а следовательно, соответственно увеличенного передаточным числом последующей зубчатой пары, момента на выходном (вторичном) валу КП, повышает проходимость автокрана при некотором снижении расхода топлива его двигателем.

С целью оптимизации работы и сохранения ресурса предлагаемая схема предусматривает совместную работу ПГАК с основной гидравлической схемой автокрана в штатном режиме (то есть насосно-аккумуляторный гидропривод) путем рационального использования накопленной энергии в основной гидросхеме автокрана при работе с большими пиками расхода жидкости. В процессе эксплуатации ПГАК накапливает энергию в виде определенного объема жидкости (полезного объема - V _п) под давлением в момент ее малого потребления гидродвигателями и компенсирует недостаток расхода в момент большого потребления жидкости в гидросистеме (Башта Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. М., «Машиностроение», 1972, стр.134136). Таким образом, наличие ПГАК оптимизирует работу гидропривода, уменьшая потери энергии из-за слива излишка жидкости, повышает КПД гидропривода в целом и позволяет периодически разгружать основной насос гидропривода и гидроаппаратуру механизма поворота платформы от повышенных реактивных давлений, сохраняя их ресурс.

Пневмогидроаккумулятор постоянно подключается (см. фиг.1) к напорной гидролинии НА основного гидронасоса посредством обратного клапана КО-6, максимальное давление насоса ограничивается предохранительным клапаном.

Заряд ПГАК также осуществляется через обратный клапан КО-5 от входной гидролинии (предклапанной полости М) клапанного блока БК механизма поворота платформы автокрана. Названный блок содержит два предохранительных клапана КП-1 и КП-2 и служит для предохранения гидромотора поворота Д11 от перегрузок при изменении частоты вращения и остановке поворотной части автокрана. Пиковое давление жидкости перед клапанами блока может достигать 25 МПа и более и также используется для заряда ПГАК, что разгружает гидромотор поворота Д1, гидроцилиндр размыкателя ЦП тормоза и сами клапаны КП-1, КП-2 от повышенного давления и способствует повышению их срока службы.

В процессе работы гидропривода автокрана в штатном режиме клапан-выключатель 11 разгрузки основного аксиально-поршеневого насоса НА периодически переводит его в режим холостого хода, увеличивая ресурс работы. Питание гидросистемы (распределитель Р2) осуществляется при этом от ПГАК, который отключается от насоса НА и бака и соединяется с напорной гидролинией Р2 через гидрозамок 15, давление открытия которого составляет более 16 МПа.

При разряде ПГАК до 16 МПа (т.е. до заданного нижнего уровня давления в нем) выключатель 11 и гидрозамок 15 под действием пружины закрываются и питание гидролиний распределителя Р2 снова осуществляется от насоса НА.

Заряд ПГАК осуществляется от насоса НА через обратный клапан КО-6, а также через клапан КО-5 пиковым давлением из предклапанной полости М клапанного блока БК механизма поворота при торможении поворотной части крана.

Таким образом, в штатном режиме работы гидропривода автокрана в ПГАК поддерживается минимальное давление 16 МПа (максимальное кратковременное давление может достигать 25 МПа и более).

При срабатывании приборов безопасности обесточивается электромагнит гидроклапана-регулятора (на фиг.1 не показан), открывается его клапан и рабочая жидкость из напорной полости Р2, а также напорной магистрали насоса НА поступает на слив, гидрозамок 15 отсекает ПГАК от напорной линии, поддерживая в нем давление не менее 16 МПа. Происходит остановка исполнительных механизмов и замыкание тормозов механизмов подъема и поворота, дизель автокрана и приводимый от него аксиально-поршневой насос НА продолжают работать.

В случае поломки дизеля или насоса НА давление в напорной магистрали распределителя Р2 падает и гидрозамок 15 отсекает под действием пружины полость ПГАК от этой магистрали, поддерживая в нем давление рабочей жидкости не менее 16 МПа. При открытии гидрозамка 15 рабочая жидкость под давлением более 16 МПа от ПГАК подается в напорную гидролинию распределителя Р2.

Накопленную в ПГАК энергию жидкости можно также использовать как резервный источник гидравлической энергии при поломке дизеля или основного насоса в процессе работы автокрана на объекте, а именно для подготовки его к буксировке (поворот платформы, опускание и втягивание стрелы, затяжка крюковой подвески, отключение гидростабилизатора задней тележки). В этом случае ПГАК обеспечивает энергией гидросистему автокрана при открытии крана 19.

Заряд ПГАК может быть возобновлен при работе дизеля, включенном сцеплении автокрана (передача выключена) включением сцепления 7 привода объемного гидронасоса 9а, а при поломке дизеля, как исключение, ручным насосом HP.

При поломке дизеля в процессе работы штатная гидросхема автокрана позволяет опустить груз, а также вручную, насосом HP убрать выносные опоры. Однако повернуть платформу, втянуть телескопическую стрелу, затянуть крюковую подвеску и отключить гидростабилизаторы тележки гидросхема не позволяет.

Расчет ПГАК заключается в нахождении полезного объема V_n, под которым понимается объем жидкости, находящийся под рабочим давлением полностью заряженного аккумулятора и вытесняемой сжатым газом (азотом) из ПГАК в процессе его разряда. По справочным данным разряд аккумулятора в течение не менее 3 минут относится к изотермическому процессу.

Так как объем V₁ до заполнения ПГАК жидкостью равен его конструктивной вместимости V_K, а давление p ₁ равно начальному давлению газа в заряженном аккумуляторе р_н (без жидкости), что с учетом того, что конечное давление принимается р₂=16·10⁶ Па можно записать: V_п=V_к (1-р_н/16·10 ⁶), м³.

Для примера расчета принимаем р₁=р_н=8·10⁶ Па; р₂ =16·10⁶ Па; время поворота платформы на угол =90° составляет t=3 мин.

Примерная методика предварительного выбора пневмогидроаккумулятора.

1. Полезный объем (вместимость) аккумулятора

V_п=V _к(1-8·10⁶/16·10⁶)=0,5V _к, м³.

2. Среднее давление при работе аккумулятора

р_ср=0,5(p₁ +р₂)=0,5(8+16)=12 МПа.

Произведение полезного объема V_п на среднее давление р_ср определяет внешнюю работу (энергию) аккумулятора. Проектируемый ПГАК должен удовлетворять условию, чтобы выполняемая им работа была бы равна работе сил сопротивления, необходимой для поворота платформы автокрана на угол .

3. Момент на валу гидромотора поворота платформы 210.25 с рабочим объемом V₀=107 см³ при подаче среднего давления р_ср=12 МПа:

М_м=0,159 V₀р_мгм;

где р_м - перепад давления на гидромоторе (с учетом дополнительных линейных и местных потерь давления в гидролинии) принимается по справочным данным, р_м0,9 р_ср=0,9·12=10,8 МПа; _гм - гидромеханический КПД, _гм=0,93.

Тогда значение крутящего момента гидромотора поворота платформы М_м=0,159·107·10 ^-6·10,8·10⁶·0,93=170,87171 H·м.

4. Угловая скорость поворотной платформы автокрана

_исп.о=ф/t=1,57/(3·60)=0,00872 рад/с,

т.е. принимаем, что поворот платформы на угол 90° осуществляется за 3 мин.

5. Общее передаточное число привода поворота платформы

i_o=i_ред i_опк=48,6·10,54=512,24;

где i_ред - передаточное число 2-х ступенчатого редуктора (48,6);

i_опк - передаточное число опорно-поворотного круга (10,54).

6. Угловая скорость вала гидромотора поворота платформы:

_м=_исп.о i_o=0,00872·512,24=4,467 рад/с=42,68 об/мин.

7. Мощность, потребная для привода гидромотора поворота платформы: N_м=М_мм=171·4,467=763,82764 Вт.

8. Внешняя работа пневмогидроаккумулятора (полезная работа):

А_п=V_п P_cp=0,5 V_K·12·10⁶=6·10 ⁶ V_K, Н·м.

9. Гидравлическая мощность, выделяемая при полном разряде ПГАК:

N_г=А_п/t=6·10⁶ V_K/(3·60)=33333,33 V_K, Вт.

10. Приравняв потребную мощность N_M мотора поворота платформы к гидравлической мощности N_г, выделяемой за это же время ПГАК, найдем его вместимость V_K: 33333,33 V_K=764, отсюда V_K =764/33333,33=0,0229 м³=22,9 дм³. Тогда полезный объем ПГАК составит: V_п=0,5 V_K =0,5·22,9=11,45 дм³.

Предварительно выбираем пневмогидроаккумулятор АРХ-16/320К со следующими параметрами: полезный объем V_п=16 дм³, максимально допустимое давление - 32 МПа, диаметр - 294 мм, длина - 595 мм, масса - 135 кг.

1. Рекуперативная вспомогательная гидросистема базового автомобиля автокрана, содержащая соединенный с трансмиссионным валом объемный гидронасос с присоединительными гидролиниями, посредством которых он подсоединен к напорной и сливной магистралям, регулируемый дроссель, манометр и гидробак, отличающаяся тем, что объемный гидронасос представляет собой обратимую гидромашину, кинематически связанную через электромагнитное сцепление, коробку отбора мощности, промежуточный и вторичный валы коробки с названным трансмиссионным валом.

2. Рекуперативная вспомогательная гидросистема базового автомобиля автокрана по п.1, отличающаяся тем, что она содержит пневмогидравлический аккумулятор, сообщенный гидролинией через обратный клапан с напорной магистралью, снабженный клапаном-выключателем, краном и гидрозамком.